Элемент гольмію і агульныя метады выяўлення
У перыядычнай сістэме хімічных элементаў ёсць элемент, які называеццагольмій, які з'яўляецца рэдкім металам. Гэты элемент цвёрды пры пакаёвай тэмпературы і мае высокую тэмпературу плаўлення і кіпення. Аднак гэта не самая прывабная частка элемента гольмія. Яго сапраўднае зачараванне заключаецца ў тым, што, калі ён узбуджаны, ён выпраменьвае прыгожае зялёнае святло. Элемент гольмій у гэтым узбуджаным стане падобны на мігатлівы зялёны каштоўны камень, прыгожы і таямнічы. Людзі маюць адносна кароткую кагнітыўную гісторыю элемента гольмій. У 1879 годзе шведскі хімік Пер Тэадор Клебе ўпершыню адкрыў элемент гольмій і назваў яго ў гонар свайго роднага горада. Вывучаючы нячысты эрбій, ён самастойна адкрыў гольмій, выдаліўшыітрыйіскандый. Ён назваў карычневае рэчыва Holmia (лацінская назва Стакгольма), а зялёнае рэчыва Thulia. Затым ён паспяхова аддзяліў дыспрозій, каб вылучыць чысты гольмій. У перыядычнай сістэме хімічных элементаў гольмій мае некаторыя вельмі унікальныя ўласцівасці і прымяненне. Гольмій - гэта рэдказямельны элемент з вельмі моцным магнетызмам, таму яго часта выкарыстоўваюць для вырабу магнітных матэрыялаў. У той жа час гольмій таксама мае высокі паказчык праламлення, што робіць яго ідэальным матэрыялам для вырабу аптычных прыбораў і аптычных валокнаў. Акрамя таго, гольмій таксама гуляе важную ролю ў галіне медыцыны, энергетыкі і аховы навакольнага асяроддзя. Сёння давайце пазнаёмімся з гэтым магічным элементам з шырокім спектрам прымянення - гольміем. Даследуйце яго таямніцы і адчуйце яго вялікі ўклад у чалавечае грамадства.
Галіны прымянення элемента гольмій
Гольмій - хімічны элемент з атамным нумарам 67 і адносіцца да серыі лантанідаў. Ніжэй прыводзіцца падрабязнае ўвядзенне ў некаторыя вобласці прымянення элемента гольмія:
1. Гольміевы магніт:Гольмій валодае добрымі магнітнымі ўласцівасцямі і шырока выкарыстоўваецца як матэрыял для вырабу магнітаў. Асабліва ў даследаваннях высокатэмпературнай звышправоднасці гольміевыя магніты часта выкарыстоўваюцца ў якасці матэрыялаў для звышправаднікоў для ўзмацнення магнітнага поля звышправаднікоў.
2. Гольміевае шкло:Гольмій можа надаваць шклу асаблівыя аптычныя ўласцівасці і выкарыстоўваецца для вырабу лазераў на гольміевым шкле. Гольміевыя лазеры шырока выкарыстоўваюцца ў медыцыне і прамысловасці, іх можна выкарыстоўваць для лячэння захворванняў вачэй, рэзкі металаў і іншых матэрыялаў і г.д.
3. Атамная энергетыка:Ізатоп гольмію гольмій-165 мае высокае сячэнне захопу нейтронаў і выкарыстоўваецца для кантролю патоку нейтронаў і размеркавання магутнасці ядзерных рэактараў.
4. Аптычныя прылады: Гольмій таксама знаходзіць некаторыя прымяненні ў аптычных прыладах, такіх як аптычныя хваляводы, фотадэтэктары, мадулятары і г.д. у аптычна-валаконнай сувязі.
5. Люмінесцэнтныя матэрыялы:Злучэнні гольмію могуць быць выкарыстаны ў якасці люмінесцэнтных матэрыялаў для вытворчасці люмінесцэнтных лямпаў, люмінесцэнтных экранаў і люмінесцэнтных індыкатараў.6. Металічныя сплавы:Гольмій можна дадаваць у іншыя металы для вырабу сплаваў для паляпшэння тэрмічнай стабільнасці, каразійнай стойкасці і зваркі металаў. Ён часта выкарыстоўваецца для вытворчасці авіярухавікоў, аўтамабільных рухавікоў і хімічнага абсталявання. Гольмій знаходзіць важнае прымяненне ў магнітах, шкляных лазерах, атамнай энергетыцы, аптычных прыборах, люмінесцэнтных матэрыялах і металічных сплавах.
Фізічныя ўласцівасці элемента гольмій
1. Атамная структура: атамная структура гольмію складаецца з 67 электронаў. У яго электроннай канфігурацыі ў першым слоі ёсць 2 электроны, у другім - 8 электронаў, у трэцім - 18 і ў чацвёртым - 29 электронаў. Такім чынам, у самым вонкавым пласце ёсць 2 непадзеленыя пары электронаў.
2. Шчыльнасць і цвёрдасць: Шчыльнасць гольмію складае 8,78 г/см3, што з'яўляецца адносна высокай шчыльнасцю. Яго цвёрдасць складае каля 5,4 цвёрдасці па шкале Мооса.
3. Тэмпература плаўлення і тэмпература кіпення: Тэмпература плаўлення гольмію складае каля 1474 градусаў Цэльсія, а тэмпература кіпення - каля 2695 градусаў Цэльсія.
4. Магнетызм: гольмій - гэта метал з добрым магнетызмам. Ён паказвае ферамагнетызм пры нізкіх тэмпературах, але паступова губляе магнетызм пры высокіх тэмпературах. Магнетызм гольмія робіць яго важным у прымяненні магнітаў і ў даследаваннях высокатэмпературнай звышправоднасці.
5. Спектральныя характарыстыкі: гольмій паказвае відавочныя лініі паглынання і выпраменьвання ў бачным спектры. Яго лініі выпраменьвання ў асноўным размешчаны ў зялёным і чырвоным спектральных дыяпазонах, у выніку чаго злучэнні гольмію звычайна маюць зялёны або чырвоны колеры.
6. Цеплаправоднасць: Гольмій мае адносна высокую цеплаправоднасць каля 16,2 Вт/м·Кельвіна. Гэта робіць гольмій каштоўным у некаторых прылажэннях, якія патрабуюць выдатнай цеплаправоднасці. Гольмій - гэта метал з высокай шчыльнасцю, цвёрдасцю і магнетызмам. Ён гуляе важную ролю ў магнітах, высокатэмпературных звышправадніках, спектраскапіі і цеплаправоднасці.
Хімічныя ўласцівасці гольмію
1. Рэакцыйная здольнасць: гольмій з'яўляецца адносна стабільным металам, які павольна рэагуе з большасцю неметалічных элементаў і кіслот. Ён не рэагуе з паветрам і вадой пры пакаёвай тэмпературы, але пры награванні да высокіх тэмператур ён рэагуе з кіслародам паветра з адукацыяй аксіду гольмію.
2. Растваральнасць: Гольмій добра раствараецца ў кіслых растворах і можа ўступаць у рэакцыю з канцэнтраванай сернай кіслатой, азотнай кіслатой і салянай кіслатой, утвараючы адпаведныя солі гольмію.
3. Ступень акіслення: ступень акіслення гольмію звычайна роўная +3. Ён можа ўтвараць розныя злучэнні, такія як аксіды (Ho2O3), хларыды (HoCl3), сульфаты (Ho2(SO4)3) і г. д. Акрамя таго, гольмій можа мець такія ступені акіслення, як +2, +4 і +5, але гэтыя ступені акіслення менш распаўсюджаныя.
4. Комплексы: гольмій можа ўтвараць розныя комплексы, найбольш распаўсюджанымі з якіх з'яўляюцца комплексы, у цэнтры якіх знаходзяцца іёны гольмія (III). Гэтыя комплексы гуляюць важную ролю ў хімічным аналізе, каталізатары і біяхімічных даследаваннях.
5. Рэакцыйная здольнасць: Гольмій звычайна праяўляе адносна слабую рэакцыйную здольнасць у хімічных рэакцыях. Ён можа ўдзельнічаць у многіх тыпах хімічных рэакцый, такіх як акісляльна-аднаўленчыя рэакцыі, каардынацыйныя рэакцыі і складаныя рэакцыі. Гольмій з'яўляецца адносна стабільным металам, і яго хімічныя ўласцівасці ў асноўным выяўляюцца ў адносна нізкай рэакцыйнай здольнасці, добрай растваральнасці, розных ступенях акіслення і ўтварэнні розных комплексаў. Гэтыя характарыстыкі робяць гольмій шырока выкарыстоўваным у хімічных рэакцыях, каардынацыйнай хіміі і біяхімічных даследаваннях.
Біялагічныя ўласцівасці гольмію
Біялагічныя ўласцівасці гольмію вывучаны адносна мала, і інфармацыя, якую мы ведаем, пакуль абмежаваная. Ніжэй прыведзены некаторыя ўласцівасці гольмію ў арганізмах:
1. Біялагічная даступнасць: гольмій адносна рэдкі ў прыродзе, таму яго ўтрыманне ў арганізме вельмі нізкае. Гольмій мае дрэнную біялагічную даступнасць, гэта значыць здольнасць арганізма паглынаць і засвойваць гольмій абмежаваная, што з'яўляецца адной з прычын таго, што функцыі і эфекты гольмію ў арганізме чалавека да канца не вывучаны.
2. Фізіялагічная функцыя: Нягледзячы на тое, што веды аб фізіялагічных функцыях гольмію абмежаваныя, даследаванні паказалі, што гольмій можа ўдзельнічаць у некаторых важных біяхімічных працэсах у арганізме чалавека. Навуковыя даследаванні паказалі, што гольмій можа быць звязаны са здароўем костак і цягліц, але канкрэтны механізм пакуль незразумелы.
3. Таксічнасць: з-за нізкай біялагічнай даступнасці гольмій мае адносна нізкую таксічнасць для чалавечага арганізма. У лабараторных даследаваннях на жывёл уздзеянне высокіх канцэнтрацый злучэнняў гольмію можа выклікаць некаторыя пашкоджанні печані і нырак, але сучасныя даследаванні вострай і хранічнай таксічнасці гольмію адносна абмежаваныя. Біялагічныя ўласцівасці гольмія ў жывых арганізмах яшчэ не да канца вывучаны. Сучасныя даследаванні сканцэнтраваны на яго магчымых фізіялагічных функцыях і таксічным уздзеянні на жывыя арганізмы. З бесперапынным развіццём навукі і тэхнікі даследаванні біялагічных уласцівасцей гольмію будуць працягваць паглыбляцца.
Натуральнае размеркаванне гольмію
Распаўсюджванне гольмія ў прыродзе вельмі рэдкае, і ён з'яўляецца адным з элементаў з надзвычай нізкім утрыманнем у зямной кары. Распаўсюджванне гольмію ў прыродзе наступнае:
1. Размеркаванне ў зямной кары: утрыманне гольмію ў зямной кары складае каля 1,3 праміле (часткі на мільён), што з'яўляецца адносна рэдкім элементам у зямной кары. Нягледзячы на нізкае ўтрыманне, гольмій можна знайсці ў некаторых горных пародах і рудах, такіх як руды, якія змяшчаюць рэдказямельныя элементы.
2. Прысутнасць у мінералах: Гольмій у асноўным існуе ў рудах у выглядзе аксідаў, такіх як аксід гольмію (Ho2O3). Ho2O3 - гэта арэдказямельны аксідруда, якая змяшчае высокую канцэнтрацыю гольмію.
3. Склад у прыродзе: гольмій звычайна суіснуе з іншымі рэдказямельнымі элементамі і часткай лантанідаў. У прыродзе можа існаваць у выглядзе аксідаў, сульфатаў, карбанатаў і інш.
4. Геаграфічнае размяшчэнне распаўсюджвання: размеркаванне гольмію адносна аднастайнае па ўсім свеце, але яго вытворчасць вельмі абмежаваная. Некаторыя краіны, такія як Кітай, Аўстралія, Бразілія і г. д., маюць пэўныя рэсурсы гольміевай руды. Гольмій адносна рэдкі ў прыродзе і ў асноўным існуе ў выглядзе аксідаў у рудах. Нягледзячы на нізкае ўтрыманне, ён суіснуе з іншымі рэдказямельнымі элементамі і можа быць знойдзены ў некаторых спецыфічных геалагічных асяроддзях. З-за яго рэдкасці і абмежаванняў на распаўсюджванне здабыча і выкарыстанне гольмію адносна складаныя.
Здабыча і плаўка элемента гольмію
Гольмій з'яўляецца рэдказямельным элементам, і працэс яго здабычы і здабычы падобны да іншых рэдказямельных элементаў. Далей прыводзіцца падрабязнае ўвядзенне ў працэс здабычы і здабычы элемента гольмій:
1. Пошук гольміевай руды: гольмій можна знайсці ў рэдказямельных рудах, а звычайныя гольміевыя руды ўключаюць аксідныя руды і карбанатныя руды. Гэтыя руды могуць знаходзіцца ў падземных або адкрытых радовішчах карысных выкапняў.
2. Драбненне і драбненне руды: пасля здабычы гольміевую руду неабходна здрабніць і здрабніць на больш дробныя часціцы, а затым ачысціць.
3. Флотация: аддзяленне гольмиевой руды ад іншых прымешак метадам флотации. У працэсе флотации разбаўляльнік і пенаўтваральнік часта выкарыстоўваюцца для таго, каб гольміевая руда плавала на паверхні вадкасці, а затым праводзіцца фізічная і хімічная апрацоўка.
4. Гідратацыя: пасля флотацыі гольміевая руда будзе падвяргацца гідратацыйнай апрацоўцы, каб ператварыць яе ў солі гольмію. Апрацоўка гідратацыяй звычайна ўключае рэакцыю руды з разведзеным растворам кіслаты з адукацыяй раствора солі гольміевай кіслаты.
5. Асаджэнне і фільтраванне: рэгулюючы ўмовы рэакцыі, гольмій у растворы солі гольміевай кіслаты выпадае ў асадак. Затым фільтруюць асадак, каб аддзяліць чысты асадак гольмію.
6. Абпал: ападкі гольмію павінны прайсці апрацоўку кальцыніраваннем. Гэты працэс прадугледжвае награванне асадка гольмія да высокай тэмпературы для пераўтварэння яго ў аксід гольмія.
7. Аднаўленне: аксід гольмію падвяргаецца аднаўленчай апрацоўцы, каб ператварыцца ў металічны гольмій. Звычайна для аднаўлення ва ўмовах высокай тэмпературы выкарыстоўваюцца аднаўляльнікі (напрыклад, вадарод). 8. Рафінаванне: адноўлены металічны гольмій можа ўтрымліваць іншыя прымешкі і патрабуе рафінавання і ачысткі. Метады рафінавання ўключаюць экстракцыю растваральнікам, электроліз і хімічнае аднаўленне. Пасля вышэйзгаданых крокаў, высокай чысцініметалічны гольмійможна атрымаць. Гэтыя гольміевыя металы могуць быць выкарыстаны для падрыхтоўкі сплаваў, магнітных матэрыялаў, ядзернай энергетыкі і лазерных прылад. Варта адзначыць, што працэс здабычы і здабычы рэдказямельных элементаў адносна складаны і патрабуе перадавых тэхналогій і абсталявання для дасягнення эфектыўнага і недарагога вытворчасці.
Метады выяўлення элемента гольмію
1. Атамна-абсарбцыйная спектраметрыя (ААС): атамна-абсарбцыйная спектраметрыя - гэта часта выкарыстоўваны метад колькаснага аналізу, які выкарыстоўвае спектры паглынання пэўных даўжынь хваль для вызначэння канцэнтрацыі гольмію ва ўзоры. Ён распыляе ўзор, які трэба выпрабаваць, у полымі, а затым вымярае інтэнсіўнасць паглынання гольмію ва ўзоры з дапамогай спектрометра. Гэты метад прыдатны для выяўлення гольмію ў больш высокіх канцэнтрацыях.
2. Аптычна-эмісійная спектраметрыя з індуктыўна звязанай плазмай (ICP-OES): аптычна-эмісійная спектраметрыя з індуктыўна звязанай плазмай - гэта высокачуллівы і селектыўны аналітычны метад, які шырока выкарыстоўваецца ў шматэлементным аналізе. Ён распыляе ўзор і ўтварае плазму для вымярэння ўдзельнай даўжыні хвалі і інтэнсіўнасці выпраменьвання гольмія ў спектрометры.
3. Мас-спектраметрыя з індуктыўна звязанай плазмай (ICP-MS): Мас-спектраметрыя з індуктыўна звязанай плазмай - гэта высокачуллівы аналітычны метад з высокім разрозненнем, які можна выкарыстоўваць для вызначэння суадносін ізатопаў і аналізу мікраэлементаў. Ён распыляе ўзор і ўтварае плазму для вымярэння суадносін масы і зарада гольмію ў мас-спектрометры.
4. Рэнтгенаўская флуарэсцэнтная спектраметрыя (XRF): рэнтгенаўская флуарэсцэнтная спектраметрыя выкарыстоўвае спектр флуарэсцэнцыі, які ствараецца ўзорам пасля ўзбуджэння рэнтгенаўскім выпраменьваннем, для аналізу ўтрымання элементаў. Ён можа хутка і неразбуральна вызначыць утрыманне гольмію ва ўзоры. Гэтыя метады шырока выкарыстоўваюцца ў лабараторыях і прамысловых галінах для колькаснага аналізу і кантролю якасці гольмію. Выбар адпаведнага метаду залежыць ад такіх фактараў, як тып узору, неабходны мяжа выяўлення і дакладнасць выяўлення.
Асаблівасці прымянення атамна-абсарбцыйнага метаду гольмія
Пры вымярэнні элементаў метад атамнай абсорбцыі мае высокую дакладнасць і адчувальнасць і з'яўляецца эфектыўным сродкам для вывучэння хімічных уласцівасцей, складу злучэнняў і ўтрымання элементаў. Далей мы выкарыстоўваем метад атамнай абсорбцыі для вымярэння ўтрымання гольмію. Канкрэтныя крокі наступныя: Падрыхтуйце ўзор для вымярэння. Падрыхтуйце ўзор для вымярэння ў раствор, які, як правіла, трэба расварыць змяшанай кіслатой для наступнага вымярэння. Выберыце прыдатны атамна-абсарбцыйны спектрометр. У адпаведнасці са ўласцівасцямі ўзору, які трэба вымераць, і дыяпазонам утрымання гольмію, які трэба вымераць, выберыце прыдатны атамна-абсарбцыйны спектрометр. Адрэгулюйце параметры атамна-абсарбцыйнага спектрометра. Адкарэктуйце параметры атамна-абсарбцыйнага спектрометра, уключаючы крыніцу святла, распыляльнік, дэтэктар і г. д. у залежнасці ад элемента, які трэба вымераць, і мадэлі прыбора. Вымерайце паглынанне гольмію. Змесціце ўзор для вымярэння ў распыляльнік і выпусціце праз крыніцу святла светлавое выпраменьванне пэўнай даўжыні хвалі. Элемент гольмія, які трэба вымераць, будзе паглынаць гэтыя светлавыя выпраменьванні і ствараць пераходы ўзроўню энергіі. Вымерайце абсорбцыю гольмію праз дэтэктар. Разлічыце ўтрыманне гольмію. Па абсорбцыі і стандартнай крывой разлічваецца ўтрыманне гольмію. Ніжэй прыведзены канкрэтныя параметры, якія выкарыстоўваюцца прыборам для вымярэння гольмію.
Стандарт гольмію (Ho): аксід гольмію (класа аналітычных).
Метад: дакладна ўзважце 1,1455 г Ho2O3, растварыце ў 20 мл 5 молей салянай кіслаты, развядзіце вадой да 1 л, канцэнтрацыя Ho ў гэтым растворы складае 1000 мкг/мл. Захоўваць у поліэтыленавай бутэльцы, удалечыні ад святла.
Тып полымя: закіс азоту-ацэтылен, багатае полымя
Параметры аналізу: Даўжыня хвалі (нм) 410,4 Спектральная паласа прапускання (нм) 0,2
Каэфіцыент фільтра 0,6 Рэкамендаваны ток лямпы (мА) 6
Адмоўнае высокае напружанне (v) 384,5
Вышыня галоўкі згарання (мм) 12
Час інтэграцыі (S) 3
Ціск і расход паветра (MP, мл/мін) 0,25, 5000
Ціск і паток закісу азоту (MP, мл/мін) 0,22, 5000
Ціск і расход ацэтылену (MP, мл/мін) 0,1, 4500
Лінейны каэфіцыент карэляцыі 0,9980
Характэрная канцэнтрацыя (мкг/мл) 0,841
Метад разліку Бесперапынны метад Кіслотнасць раствора 0,5%
Табліца вымярэння HCl:
Калібравальная крывая:
Інтэрферэнцыя: гольмій часткова іянізуецца ў полымі закісу азоту і ацэтылену. Даданне нітрату калію або хларыду калію да канчатковай канцэнтрацыі калію 2000 мкг/мл можа інгібіраваць іянізацыю гольмію. У рэальнай працы неабходна выбраць прыдатны метад вымярэння ў адпаведнасці з канкрэтнымі патрэбамі ўчастка. Гэтыя метады шырока выкарыстоўваюцца пры аналізе і выяўленні кадмію ў лабараторыях і на прамысловасці.
Гольмій прадэманстраваў вялікі патэнцыял у многіх галінах дзякуючы сваім унікальным уласцівасцям і шырокаму спектру выкарыстання. Разумеючы гісторыю, працэс адкрыццяў,значэнне і прымяненне гольмія, мы можам лепш зразумець важнасць і каштоўнасць гэтага магічнага элемента. Будзем з нецярпеннем чакаць, што гольмій прынясе больш сюрпрызаў і прарываў чалавечаму грамадству ў будучыні і ўнясе большы ўклад у прасоўванне навукова-тэхнічнага прагрэсу і ўстойлівага развіцця.
Для атрымання дадатковай інфармацыі або запыту Holmium запрашаем узвяжыцеся з намі
Які&тэл: 008613524231522
Email:sales@shxlchem.com
Час публікацыі: 13 лістапада 2024 г