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Oxyde d'holmium(III)

L'oxyde d'holmium(III) est un composé chimique de formule Ho2O3. C'est le sesquioxyde de l'holmium, une terre rare. Il se présente sous la forme d'une poudre jaune cristallisée dans le système cubique et le groupe d'espace Ia3 (no 206)[5], structure cristalline qu'il partage avec d'autres sesquioxydes de lanthanides lourds comme Tb2O3, Dy2O3, Er2O3, Tm2O3, Yb2O3, et Lu2O3, avec 16 atomes par maille conventionnelle et un paramètre cristallin de 1,06 nm. Il est présent naturellement à l'état de traces dans divers minéraux contenant des terres rares, comme la gadolinite et la monazite. Sa largeur de bande interdite de 5,3 eV devrait lui valoir une apparence incolore, mais sa couleur jaune provient de ses nombreux défauts cristallins — notamment des lacunes d'oxygène — ainsi que des transitions internes du cation Ho3+[6].

Oxyde d'holmium(III)
Image illustrative de l’article Oxyde d'holmium(III)
__ Ho3+ __ O2−
Structure cristalline de l'oxyde d'holmium(III)
Identification
No CAS 12055-62-8
No ECHA 100.031.820
No CE 235-015-3
PubChem 159423
SMILES
InChI
Apparence poudre jaune[1]
Propriétés chimiques
Formule Ho2O3
Masse molaire[2] 377,858 8 ± 0,000 9 g/mol
Ho 87,3 %, O 12,7 %,
Propriétés physiques
T° fusion 2 330 °C[1]
Masse volumique 8,41 g·cm-3[3]
Propriétés électroniques
Bande interdite 5,3 eV[4]
Cristallographie
Système cristallin cubique
Classe cristalline ou groupe d’espace Ia3 (no 206) [5]
Propriétés optiques
Indice de réfraction nD = 1,8[4]
Précautions
NFPA 704[1]

Symbole NFPA 704.
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Il se forme par oxydation de l'holmium :

4 Ho + 3 O2 ⟶ 2 Ho2O3.

On peut également l'obtenir par décomposition thermique de sels d'holmium tels que le nitrate d'holmium Ho(NO3)3[7] ou l'oxalate d'holmium Ho2(C2O4)3 :

Ho2(C2O4)3 ⟶ 2 Ho2O3 + 6 CO.

Le traitement de l'oxyde d'holmium(III) par le chlorure d'hydrogène HCl ou le chlorure d'ammonium NH4Cl donne le chlorure d'holmium HoCl3[8] :

Ho2O3 + 6 NH4Cl ⟶ 2 HoCl3 + 6 NH3 + 3 H2O.

L'oxyde d'holmium(III) est l'un des colorants utilisés avec la zircone cubique et le verre, donnant une coloration jaune, rouge ou rose[9]. Les verres contenant de l'oxyde d'holmium(III) et les solutions contenant ce composé (généralement dans l'acide perchlorique) présentent des raies d'absorption dans le domaine de longueurs d'onde de 200 à 900 nm sont disponibles dans le commerce[10] et utilisées pour l'étalonnage des spectrophotomètres optiques[11] - [12]. Comme la plupart des autres oxydes de terres rares, l'oxyde d'holmium(III) est utilisé comme catalyseur spécialisé, comme substance phosphorescente et comme couche active de laser solide (en). Les lasers à holmium fonctionnent à environ 2,08 µm, que ce soit en mode continu ou en mode pulsé : ces lasers ne sont pas dangereux pour les yeux et sont utilisés en médecine et les lidars pour l'analyse de l'atmosphère et de la vitesse du vent[13].

Notes et références
  1. « Fiche du composé Holmium(III) oxide, REacton®, 99.995% (REO) », sur Alfa Aesar (consulté le ).
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. (en) Bin Lu, Hongmei Cheng, Xinxin Xu et Hongbing Chen, « Preparation and characterization of transparent magneto‐optical Ho2O3 ceramics », Journal of the American Ceramic Society, vol. 120, no 1,‎ , p. 118-122 (DOI 10.1111/jace.16096, lire en ligne)
  4. (en) T. Wiktorczyk, « Preparation and optical properties of holmium oxide thin films », Thin Solid Films, vol. 405, nos 1-2,‎ , p. 238-242 (DOI 10.1016/S0040-6090(01)01760-6, Bibcode 2002TSF...405..238W, lire en ligne)
  5. (en) Timur Sh. Atabaev, Yong Cheol Shin, Su-Jin Song, Dong-Wook Han et Nguyen Hoa Hong, « Toxicity and T2-Weighted Magnetic Resonance Imaging Potentials of Holmium Oxide Nanoparticles », Nanomaterials, vol. 7, no 8,‎ , p. 216 (PMID 28783114, PMCID 5575698, DOI 10.3390/nano7080216, lire en ligne)
  6. (en) Su Yiguo, Li Guangshe, Chen Xiaobo, Liu Junjie et Li Liping, « Hydrothermal Synthesis of GdVO4:Ho3+ Nanorods with a Novel White-light Emission », Chemistry Letters, vol. 37, no 7,‎ , p. 762-763 (DOI 10.1246/cl.2008.762, lire en ligne)
  7. (en) Gerd Meyer, Lester R. Morss, Synthesis of lanthanide and actinide compounds, Springer Netherlands, 1990, p. 195. (ISBN 978-0-7923-1018-1)
  8. (en) Pradyot Patnaik, Handbook of Inorganic Chemical Compounds, McGraw-Hill, 2003, p. 340, 445. (ISBN 0-07-049439-8)
  9. (en) « Cubic Zirconia », sur https://web.archive.org/, Geology Rocks (via Wayback Machine), (consulté le ).
  10. (en) « Holmium Glass Filter for Spectrophotometer Calibration », sur https://web.archive.org/, LabsShopOnline (via Wayback Machine), (consulté le ).
  11. (en) Roderick P. MacDonald, « Uses for a Holmium Oxide Filter in Spectrophotometry », Clinical Chemistry, vol. 10, no 12,‎ , p. 1117-1120 (PMID 28624669, DOI 10.1093/clinchem/10.12.1117, lire en ligne)
  12. (en) John C. Travis, Joanne C. Zwinkels, Flora Mercader, Arquímedes Ruíz, Edward A. Early, Melody V. Smith, Mario Noël, Marissa Maley, Gary W. Kramer, Kenneth L. Eckerle et David L. Duewer, « An International Evaluation of Holmium Oxide Solution Reference Materials for Wavelength Calibration in Molecular Absorption Spectrophotometry », Analytical Chemistry, vol. 74, no 14,‎ , p. 3408-3415 (PMID 12139047, DOI 10.1021/ac0255680, lire en ligne)
  13. (en) Yehoshua Y. Kalisky, The physics and engineering of solid state lasers, SPIE Press, 2006, p. 125. (ISBN 0-8194-6094-X)
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