钬,元素周期表第67号元素,是稀土元素。
1878年,科学家在研究铌钇矿提取物时,发现了一种未知的发射光谱线,但是还无法说明是一种新的元素。随后多位科学家发现这条新光谱,纷纷宣称找到了一种新元素。与此同时,瑞典化学家克利夫从铒矿中分离出钪,在余留下的含氧化铒残留物中分离出铒,提出在氧化铒中还有额外的未知元素。1879年,克利夫继续从样品中分离出两种氧化物,一种棕色的命名为氧化铥,另一种绿色的命名为氧化钬。
钬是一种银白色金属,质较软,有延展性,在干燥空气中很稳定,高温时很快氧化,在所有金属中拥有最高磁矩,并且在低温下磁导率最高。钬的高磁化率意味着偶尔会被用于高强磁体,不过磁性仅在低温下才表现出来。
钬的化合物有一种光学特性,就是颜色能依光照条件出现显著变化:氧化钬在日光照射时呈现浅黄色,三原色光源下呈现强橘红色。利用氧化钬宽的带隙,人们将其用于制造新型光源镝钬灯。
镝钬灯属金属卤化物灯,是上世纪70年代在高压汞灯基础上发展起来的一种新型光源,也被称为“第三代光源”,特点是灯泡充有各种不同的稀土卤化物。钬灯充入的是钬的碘化物——碘化钬。在电弧区,钬灯可以获得较高的金属原子浓度,从而大大提高辐射效能,具有光效高、放电稳定的特点,光效约为卤钨灯4倍、氙灯2.5倍,因此对推广节能有重要意义。
钬玻璃是一种掺有氧化钬的玻璃,可用于光谱仪校准,透射比值或吸光度值特别容易受温度变化的影响。
掺钬的钇铝石榴石,可发射两微米激光,这种波长对外科手术特别有用。人体组织对两微米激光吸收率高,用钬激光器进行医疗手术时,因为含水的组织只在半毫米以内吸收激光能量,而钬的吸收率正好在这个范围,可提高手术效率和精度。钬激光切割的伤口通常是自烧灼的,能减少出血,使热损伤区域减至更小。在泌尿外科,借助膀胱镜和输尿管软镜,医用钬激光纤细光纤通过尿道、输尿管,直抵膀胱结石、输尿管结石和肾结石部位,然后由医生操纵钬激光将结石击碎。由于钬激光可以是脉冲也可以是连续光且对眼无害,在美国,人们利用钬激光来治疗青光眼,以减少患者手术痛苦。
我国钬激光近两年得到长足的发展,已打破国外产品高价垄断地位,让我们能真正用得起这款高科技产品。未来钬激光的性价比和安全稳定性都会变得更好。
(作者系武汉市第二十中学化学教师、武汉市科学家科普团成员)