Калі мы даследуем цудоўны свет элементаў,эрбійпрыцягвае нашу ўвагу сваімі унікальнымі ўласцівасцямі і патэнцыйнай каштоўнасцю прымянення. Ад марскіх глыбінь да космасу, ад сучасных электронных прылад да зялёных энергетычных тэхналогій, прымяненнеэрбійу галіне навукі працягвае пашырацца, паказваючы сваю непараўнальную каштоўнасць.
Эрбій быў адкрыты шведскім хімікам Масандэрам у 1843 годзе пры аналізе ітрыю. Першапачаткова ён назваў аксід эрбіяаксід тэрбія,таму ў ранняй нямецкай літаратуры аксід тэрбію і аксід эрбію блыталі.
Ён быў выпраўлены толькі пасля 1860 года. У той жа перыяд, калілантанбыло выяўлена, Мосандэр прааналізаваў і вывучыў першапачаткова выяўленаеітрый, і апублікаваў справаздачу ў 1842 г., удакладняючы, што першапачаткова выяўленаітрыйбыў не аксідам аднаго элемента, а аксідам трох элементаў. Адну з іх ён яшчэ назваў ітрыем, а адну з іх назваўэрбія(эрбіевая зямля). Сімвал элемента задаецца якEr. Ён названы ў гонар месца, дзе ўпершыню была знойдзена ітрыевая руда, невялікага горада Ітэр каля Стакгольма, Швецыя. Адкрыццё эрбія і двух іншых элементаў,лантанітэрбій, адкрыў другія дзверы для адкрыццярэдказямельныя элементы, што з'яўляецца другім этапам адкрыцця рэдказямельных элементаў. Іх адкрыццё з'яўляецца трэцім пасля рэдказямельных элементаўцэрыйіітрый.
Сёння мы разам адправімся ў гэта даследчае падарожжа, каб глыбей зразумець унікальныя ўласцівасці эрбія і яго прымяненне ў сучасных тэхналогіях.
Галіны прымянення элемента эрбій
1. Лазерная тэхналогія:Эрбіевы элемент шырока выкарыстоўваецца ў лазернай тэхніцы, асабліва ў цвёрдацельных лазерах. Іёны эрбія могуць ствараць лазеры з даўжынёй хвалі каля 1,5 мікрон у цвёрдацельных лазерных матэрыялах, што мае вялікае значэнне для такіх галін, як валаконна-аптычныя камунікацыі і медыцынская лазерная хірургія.
2. Валаконна-аптычная сувязь:Паколькі эрбіевы элемент можа вырабляць даўжыню хвалі, неабходную для працы ў валаконна-аптычнай сувязі, ён выкарыстоўваецца ў валаконных узмацняльніках. Гэта дапамагае павялічыць адлегласць перадачы і эфектыўнасць аптычных сігналаў і палепшыць прадукцыйнасць сетак сувязі.
3. Медыцынская лазерная хірургія:Эрбіевыя лазеры шырока выкарыстоўваюцца ў медыцыне, асабліва для рэзкі тканін і каагуляцыі. Выбар яго даўжыні хвалі дазваляе эфектыўна паглынаць эрбіевыя лазеры і выкарыстоўваць іх для высокадакладнай лазернай хірургіі, напрыклад афтальмалагічнай хірургіі.
4. Магнітныя матэрыялы і магнітна-рэзанансная тамаграфія (МРТ):Даданне эрбія да некаторых магнітных матэрыялаў можа змяніць іх магнітныя ўласцівасці, што робіць іх важным прымяненнем у магнітна-рэзананснай тамаграфіі (МРТ). Магнітныя матэрыялы з даданнем эрбія можна выкарыстоўваць для паляпшэння кантраснасці малюнкаў МРТ.
5. Аптычныя ўзмацняльнікі:Эрбій таксама выкарыстоўваецца ў аптычных узмацняльніках. Дадаючы ва ўзмацняльнік эрбій, можна дасягнуць узмацнення ў сістэме сувязі, павялічваючы сілу і адлегласць перадачы аптычнага сігналу.
6. Атамная энергетыка:Ізатоп эрбій-167 мае высокае нейтроннае сячэнне, таму яго выкарыстоўваюць у якасці крыніцы нейтронаў у ядзернай энергетыцы для дэтэктавання нейтронаў і кіравання ядзернымі рэактарамі.
7. Даследаванні і лабараторыі:Эрбій выкарыстоўваецца як унікальны дэтэктар і маркер у лабараторыі для даследаванняў і лабараторнага прымянення. Яго спецыяльныя спектральныя ўласцівасці і магнітныя ўласцівасці робяць яго важным у навуковых даследаваннях.
Эрбій адыгрывае незаменную ролю ў сучаснай навуцы, тэхніцы і медыцыне, і яго унікальныя ўласцівасці забяспечваюць важную падтрымку для розных прыкладанняў.
Фізічныя ўласцівасці эрбія
Знешні выгляд: эрбій - серабрыста-белы цвёрды метал.
Шчыльнасць: Эрбій мае шчыльнасць каля 9,066 г/см3. Гэта сведчыць аб тым, што эрбій - адносна шчыльны метал.
Тэмпература плаўлення: Эрбій мае тэмпературу плаўлення 1529 градусаў Цэльсія (2784 градусаў па Фарэнгейце). Гэта значыць, што пры высокіх тэмпературах эрбій можа пераходзіць з цвёрдага стану ў вадкі.
Тэмпература кіпення: Эрбій мае тэмпературу кіпення 2870 градусаў Цэльсія (5198 градусаў па Фарэнгейце). Гэта кропка, у якой эрбій пераходзіць з вадкага стану ў газападобны пры высокіх тэмпературах.
Праводнасць: Эрбій з'яўляецца адным з найбольш электраправодных металаў і мае добрую электраправоднасць.
Магнетызм: пры пакаёвай тэмпературы эрбій з'яўляецца ферамагнітным матэрыялам. Ён праяўляе ферамагнетызм ніжэй пэўнай тэмпературы, але губляе гэтую ўласцівасць пры больш высокіх тэмпературах.
Магнітны момант: Эрбій мае адносна вялікі магнітны момант, што робіць яго важным у магнітных матэрыялах і магнітных прымяненнях.
Крышталічная структура: пры пакаёвай тэмпературы крышталічная структура эрбія ўяўляе сабой шасцікутную найбольш шчыльную ўпакоўку. Гэтая структура ўплывае на яго ўласцівасці ў цвёрдым стане.
Цеплаправоднасць: Эрбій мае высокую цеплаправоднасць, што сведчыць аб яго добрай цеплаправоднасці.
Радыеактыўнасць: Эрбій сам па сабе не з'яўляецца радыеактыўным элементам, і яго стабільныя ізатопы адносна багатыя.
Спектральныя ўласцівасці: Эрбій дэманструе спецыфічныя лініі паглынання і выпраменьвання ў бачнай і блізкай да інфрачырвонай абласцях спектру, што робіць яго карысным у лазернай тэхналогіі і аптычных прымяненнях.
Фізічныя ўласцівасці элемента эрбій дазваляюць шырока выкарыстоўваць яго ў лазернай тэхніцы, аптычнай сувязі, медыцыне і іншых навукова-тэхнічных галінах.
Хімічныя ўласцівасці эрбія
Хімічны сімвал: Хімічны сімвал эрбія - Er.
Ступень акіслення: Эрбій звычайна знаходзіцца ў ступені акіслення +3, якая з'яўляецца найбольш распаўсюджанай ступенню акіслення. У злучэннях эрбій можа ўтвараць іёны Er^3+.
Рэакцыйная здольнасць: Эрбій адносна стабільны пры пакаёвай тэмпературы, але павольна акісляецца на паветры. Ён павольна рэагуе на ваду і кіслоты, таму можа заставацца адносна стабільным у некаторых выпадках.
Растваральнасць: Эрбій раствараецца ў звычайных неарганічных кіслотах, утвараючы адпаведныя солі эрбія.
Рэакцыя з кіслародам: эрбій рэагуе з кіслародам, галоўным чынам з адукацыяй аксідаўEr2O3 (дыяксід эрбія). Гэта ружова-чырвонае цвёрдае рэчыва, якое звычайна выкарыстоўваецца ў керамічнай глазуры і іншых прымяненнях.
Рэакцыя з галагенамі: эрбій можа рэагаваць з галагенамі з адукацыяй адпаведных галагенідаў, такіх якфтарыд эрбія (ErF3), хларыд эрбія (ErCl3) і г.д.
Рэакцыя з серай: Эрбій можа рэагаваць з серай з адукацыяй сульфідаў, такіх яксульфід эрбію (Er2S3).
Рэакцыя з азотам: эрбій рэагуе з азотам з адукацыяйнітрыд эрбію (ErN).
Комплексы: Эрбій утварае мноства комплексаў, асабліва ў металаарганічнай хіміі. Гэтыя комплексы маюць прымяненне ў каталізе і іншых галінах.
Стабільныя ізатопы: Эрбій мае некалькі стабільных ізатопаў, найбольш распаўсюджаным з якіх з'яўляецца Er-166. Акрамя таго, эрбій мае некаторыя радыеактыўныя ізатопы, але іх адносная колькасць нізкая.
Хімічныя ўласцівасці элемента эрбій робяць яго важным кампанентам многіх высокатэхналагічных прыкладанняў, паказваючы яго ўніверсальнасць у розных галінах.
Біялагічныя ўласцівасці эрбія
Эрбій мае адносна мала біялагічных уласцівасцей у арганізмах, але некаторыя даследаванні паказалі, што ён можа ўдзельнічаць у некаторых біялагічных працэсах пры пэўных умовах.
Біялагічная даступнасць: Эрбій з'яўляецца мікраэлементам для многіх арганізмаў, але яго біялагічная даступнасць у арганізмах адносна нізкая.лантаніёны цяжка засвойваюцца і выкарыстоўваюцца арганізмамі, таму яны рэдка гуляюць важную ролю ў арганізмах.
Таксічнасць: Эрбій звычайна лічыцца нізкатаксічным, асабліва ў параўнанні з іншымі рэдказямельнымі элементамі. Злучэнні эрбія лічацца адносна бясшкоднымі ў пэўных канцэнтрацыях. Аднак высокія канцэнтрацыі іёнаў лантана могуць мець шкоднае ўздзеянне на арганізм, напрыклад, пашкоджваць клеткі і перашкаджаць фізіялагічным функцыям.
Біялагічны ўдзел: Хоць эрбій выконвае адносна мала функцый у арганізмах, некаторыя даследаванні паказалі, што ён можа ўдзельнічаць у некаторых спецыфічных біялагічных працэсах. Напрыклад, некаторыя даследаванні паказалі, што эрбій можа гуляць пэўную ролю ў стымуляванні росту і цвіцення раслін.
Медыцынскае прымяненне: Эрбій і яго злучэнні таксама маюць пэўнае прымяненне ў медыцынскай сферы. Напрыклад, эрбій можа выкарыстоўвацца пры лячэнні некаторых радыенуклідаў, у якасці кантраснага рэчывы для страўнікава-кішачнага гасцінца, а таксама ў якасці дапаможнай дабаўкі да некаторых лекаў. У медыцынскай візуалізацыі злучэнні эрбія часам выкарыстоўваюцца ў якасці кантрасных рэчываў.
Змест у арганізме: Эрбій існуе ў прыродзе ў невялікіх колькасцях, таму яго ўтрыманне ў большасці арганізмаў таксама адносна нізкае. У некаторых даследаваннях было ўстаноўлена, што некаторыя мікраарганізмы і расліны могуць паглынаць і назапашваць эрбій.
Варта адзначыць, што эрбій не з'яўляецца неабходным элементам для чалавечага арганізма, таму разуменне яго біялагічных функцый усё яшчэ адносна абмежавана. У цяперашні час асноўныя сферы прымянення эрбія ўсё яшчэ сканцэнтраваны ў такіх тэхнічных галінах, як матэрыялазнаўства, оптыка і медыцына, а не ў галіне біялогіі.
Здабыча і вытворчасць эрбію
Эрбій - гэта рэдказямельны элемент, які адносна рэдка сустракаецца ў прыродзе.
1. Існаванне ў зямной кары: Эрбій існуе ў зямной кары, але яго ўтрыманне адносна нізкае. Яго сярэдняе ўтрыманне каля 0,3 мг/кг. Эрбій у асноўным існуе ў выглядзе руд разам з іншымі рэдказямельнымі элементамі.
2. Размеркаванне ў рудах: Эрбій у асноўным існуе ў выглядзе руд. Да распаўсюджаных руд адносяцца ітрыева-эрбіевая руда, эрбіева-алюмініевы камень, эрбіева-каліевы камень і г. д. Гэтыя руды звычайна ўтрымліваюць адначасова іншыя рэдказямельныя элементы. Эрбій звычайна існуе ў трохвалентным выглядзе.
3. Асноўныя краіны вытворчасці: асноўныя краіны вытворчасці эрбію ўключаюць Кітай, ЗША, Аўстралію, Бразілію і г.д. Гэтыя краіны гуляюць важную ролю ў вытворчасці рэдказямельных элементаў.
4. Метад здабычы: эрбій звычайна здабываюць з руд шляхам экстракцыі рэдказямельных элементаў. Гэта ўключае ў сябе шэраг хімічных і плаўных этапаў для аддзялення і ачысткі эрбію.
5. Узаемасувязь з іншымі элементамі: Эрбій мае падобныя ўласцівасці з іншымі рэдказямельнымі элементамі, таму ў працэсе здабычы і падзелу часта неабходна ўлічваць суіснаванне і ўзаемаўплыў з іншымі рэдказямельнымі элементамі.
6. Вобласці прымянення: Эрбій шырока выкарыстоўваецца ў галіне навукі і тэхнікі, асабліва ў галіне аптычнай сувязі, лазерных тэхналогій і медыцынскай візуалізацыі. Дзякуючы сваім антыблікавым уласцівасцям у шкле, эрбій таксама выкарыстоўваецца для падрыхтоўкі аптычнага шкла.
Хоць эрбій адносна рэдка сустракаецца ў зямной кары, дзякуючы яго унікальным уласцівасцям у некаторых высокатэхналагічных прымяненнях, попыт на яго паступова павялічваецца, што прыводзіць да пастаяннага развіцця і ўдасканалення адпаведных тэхналогій здабычы і перапрацоўкі.
Агульныя метады выяўлення эрбія
Метады выяўлення эрбію звычайна ўключаюць метады аналітычнай хіміі. Ніжэй прыводзіцца падрабязнае ўвядзенне ў некаторыя часта выкарыстоўваюцца метады выяўлення эрбію:
1. Атамна-абсарбцыйная спектраметрыя (ААС): ААС - гэта шырока выкарыстоўваны метад колькаснага аналізу, прыдатны для вызначэння ўтрымання металічных элементаў у пробе. У AAS ўзор распыляецца і прапускаецца праз прамень святла пэўнай даўжыні хвалі, а інтэнсіўнасць святла, паглынутага ўзорам, вызначаецца для вызначэння канцэнтрацыі элемента.
2. Аптычна-эмісійная спектраметрыя з індуктыўна звязанай плазмай (ICP-OES): ICP-OES - гэта высокачуллівы аналітычны метад, прыдатны для шматэлементнага аналізу. У ICP-OES ўзор праходзіць праз індуктыўна звязаную плазму, каб стварыць высокатэмпературную плазму, якая ўзбуджае атамы ва ўзоры для выпраменьвання спектру. Вызначыўшы даўжыню хвалі і інтэнсіўнасць выпраменьванага святла, можна вызначыць канцэнтрацыю кожнага элемента ва ўзоры.
3. Мас-спектраметрыя (ICP-MS): ICP-MS спалучае генерацыю індуктыўна звязанай плазмы з высокім раздзяленнем мас-спектраметрыі і можа выкарыстоўвацца для элементнага аналізу пры надзвычай нізкіх канцэнтрацыях. У ICP-MS узор выпараецца і іянізуецца, а затым выяўляецца мас-спектрометрам, каб атрымаць мас-спектр кожнага элемента, такім чынам вызначаючы яго канцэнтрацыю.
4. Флуарэсцэнтная спектраскапія: Флуарэсцэнтная спектраскапія вызначае канцэнтрацыю шляхам узбуджэння элемента эрбія ва ўзоры і вымярэння выпраменьванага сігналу флуарэсцэнцыі. Гэты метад асабліва эфектыўны для адсочвання рэдказямельных элементаў.
5. Храматаграфія: храматаграфію можна выкарыстоўваць для падзелу і выяўлення злучэнняў эрбія. Напрыклад, іонаабменная храматаграфія і вадкасная храматаграфія з зваротнай фазай могуць прымяняцца для аналізу эрбію.
Гэтыя метады звычайна неабходна выконваць у лабараторных умовах і патрабуюць выкарыстання сучасных інструментаў і абсталявання. Выбар адпаведнага метаду выяўлення звычайна залежыць ад характару ўзору, неабходнай адчувальнасці, дазволу і наяўнасці лабараторнага абсталявання.
Асаблівасці прымянення атамна-абсарбцыйнага метаду для вымярэння элемента эрбію
Пры вымярэнні элементаў атамна-абсарбцыйны метад валодае высокай дакладнасцю і адчувальнасцю і забяспечвае эфектыўны сродак для вывучэння хімічных уласцівасцей, складу злучэнняў і ўтрымання элементаў.
Далей мы выкарыстоўваем метад атамнай абсорбцыі для вымярэння ўтрымання элемента эрбія. Канкрэтныя крокі наступныя:
Спачатку неабходна падрыхтаваць ўзор, які змяшчае элемент эрбій. Узор можа быць цвёрдым, вадкім або газападобным. Для цвёрдых узораў звычайна неабходна растварыць або расплавіць іх для наступнага працэсу распылення.
Выберыце прыдатны атамна-абсарбцыйны спектрометр. У адпаведнасці са ўласцівасцямі ўзору, які трэба вымераць, і дыяпазонам утрымання эрбію, 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 адпаведнасці з элементам, які трэба вымераць, і мадэллю прыбора.
Вымерайце абсорбцыю элемента эрбія. Змесціце ўзор для тэставання ў распыляльнік і выпраменьвайце праз крыніцу святла светлавое выпраменьванне пэўнай даўжыні хвалі. Тэсціраваны эрбіевы элемент будзе паглынаць гэтае светлавое выпраменьванне і ствараць пераход узроўню энергіі. Паглынанне элемента эрбія вымяраецца дэтэктарам.
Разлічыце ўтрыманне элемента эрбій. Разлічыце ўтрыманне элемента эрбію па абсорбцыі і стандартнай крывой.
На навуковай сцэне эрбій з яго загадкавымі і унікальнымі ўласцівасцямі дадаў цудоўную нотку тэхналагічным даследаванням і інавацыям чалавека. Ад глыбінь зямной кары да высокатэхналагічных прымянення ў лабараторыі, падарожжа эрбія стала сведкам няспыннай пагоні чалавецтва за таямніцай элемента. Яе прымяненне ў аптычных камунікацыях, лазерных тэхналогіях і медыцыне адкрыла наша жыццё больш магчымасцей, дазваляючы нам зазірнуць у тыя вобласці, якія калісьці былі невядомымі.
Падобна таму, як эрбій прасвечвае праз кавалак крыштальнага шкла ў оптыцы, каб асвятліць невядомую дарогу наперадзе, ён адчыняе дзверы ў бездань ведаў для даследчыкаў у зале навукі. Эрбій - гэта не толькі зіхатлівая зорка ў перыядычнай сістэме Мендзялеева, але і магутны памочнік чалавецтва для ўзыходжання на вяршыню навукі і тэхнікі.
Я спадзяюся, што ў наступныя гады мы зможам глыбей даследаваць таямніцу эрбію і знайсці больш дзіўных прымянення, каб гэтая "зорка элемента" працягвала ззяць і асвятляць шлях наперад у развіцці чалавецтва. Гісторыя элемента эрбій працягваецца, і мы з нецярпеннем чакаем, якія будучыя цуды эрбій пакажа нам на навуковай сцэне.
Для атрымання дадатковай інфармацыі, калі ласказвяжыцеся з намініжэй:
WhatsApp&тэл: 008613524231522
Email:sales@shxlchem.com
Час публікацыі: 21 лістапада 2024 г