Holmium Element og almindelige detektionsmetoder
I det periodiske system af kemiske grundstoffer er der et grundstof kaldetholmium, som er et sjældent metal. Dette grundstof er fast ved stuetemperatur og har et højt smeltepunkt og kogepunkt. Dette er dog ikke den mest attraktive del af holmium-elementet. Dens virkelige charme ligger i, at når den er ophidset, udsender den et smukt grønt lys. Holmium-elementet i denne ophidsede tilstand er som en blinkende grøn perle, smuk og mystisk. Mennesker har en relativt kort kognitiv historie om holmium-elementet. I 1879 opdagede den svenske kemiker Per Theodor Klebe først holmium-elementet og opkaldte det efter sin hjemby. Mens han studerede uren erbium, opdagede han selvstændigt holmium ved at fjerneyttriumogskandium. Han kaldte det brune stof Holmia (det latinske navn for Stockholm) og det grønne stof Thulia. Han adskilte derefter dysprosium med succes for at adskille rent holmium. I det periodiske system af kemiske grundstoffer har holmium nogle meget unikke egenskaber og anvendelser. Holmium er et sjældent jordelement med meget stærk magnetisme, så det bruges ofte til at fremstille magnetiske materialer. Samtidig har holmium også et højt brydningsindeks, hvilket gør det til et ideelt materiale til fremstilling af optiske instrumenter og optiske fibre. Derudover spiller holmium også en vigtig rolle inden for medicin, energi og miljøbeskyttelse. Lad os i dag gå ind i dette magiske element med en bred vifte af anvendelser - holmium. Udforsk dets mysterier og mærk dets store bidrag til det menneskelige samfund.
Anvendelsesområder for holmium element
Holmium er et kemisk grundstof med et atomnummer på 67 og tilhører lanthanidserien. Det følgende er en detaljeret introduktion til nogle anvendelsesområder for holmiumelement:
1. Holmium magnet:Holmium har gode magnetiske egenskaber og er meget brugt som materiale til fremstilling af magneter. Især i højtemperatur-superledningsforskning bruges holmiummagneter ofte som materialer til superledere for at forstærke superledernes magnetiske felt.
2. Holmium glas:Holmium kan give glas særlige optiske egenskaber og bruges til fremstilling af holmium glaslasere. Holmium lasere er meget brugt i medicin og industri, og kan bruges til at behandle øjensygdomme, skære metaller og andre materialer mv.
3. Atomenergiindustrien:Holmiums isotop holmium-165 har et højt neutronfangst tværsnit og bruges til at styre neutronfluxen og strømfordelingen i atomreaktorer.
4. Optiske enheder: Holmium har også nogle applikationer i optiske enheder, såsom optiske bølgeledere, fotodetektorer, modulatorer osv. i optisk fiberkommunikation.
5. Fluorescerende materialer:Holmium-forbindelser kan bruges som fluorescerende materialer til fremstilling af fluorescerende lamper, fluorescerende displayskærme og fluorescerende indikatorer.6. Metallegeringer:Holmium kan tilsættes til andre metaller for at lave legeringer for at forbedre den termiske stabilitet, korrosionsbestandighed og svejseydelse af metaller. Det bruges ofte til at fremstille flymotorer, bilmotorer og kemisk udstyr. Holmium har vigtige anvendelser inden for magneter, glaslasere, atomenergiindustrien, optiske enheder, fluorescerende materialer og metallegeringer.
Fysiske egenskaber af holmium element
1. Atomstruktur: Atomstrukturen af holmium er sammensat af 67 elektroner. I dens elektroniske konfiguration er der 2 elektroner i det første lag, 8 elektroner i det andet lag, 18 elektroner i det tredje lag og 29 elektroner i det fjerde lag. Derfor er der 2 enlige elektronpar i det yderste lag.
2. Densitet og hårdhed: Densiteten af holmium er 8,78 g/cm3, hvilket er en relativt høj massefylde. Dens hårdhed er omkring 5,4 Mohs hårdhed.
3. Smeltepunkt og kogepunkt: Smeltepunktet for holmium er omkring 1474 grader Celsius og kogepunktet er omkring 2695 grader Celsius.
4. Magnetisme: Holmium er et metal med god magnetisme. Den viser ferromagnetisme ved lave temperaturer, men mister gradvist sin magnetisme ved høje temperaturer. Magnetismen af holmium gør det vigtigt i magnetapplikationer og i højtemperatur superledningsforskning.
5. Spektralegenskaber: Holmium viser tydelige absorptions- og emissionslinjer i det synlige spektrum. Dens emissionslinjer er hovedsageligt placeret i de grønne og røde spektralområder, hvilket resulterer i, at holmiumforbindelser normalt har grønne eller røde farver.
6. Termisk ledningsevne: Holmium har en relativt høj varmeledningsevne på omkring 16,2 W/m·Kelvin. Dette gør holmium værdifuldt i nogle applikationer, der kræver fremragende varmeledningsevne. Holmium er et metal med høj densitet, hårdhed og magnetisme. Det spiller en vigtig rolle i magneter, højtemperatur superledere, spektroskopi og termisk ledningsevne.
Kemiske egenskaber af holmium
1. Reaktivitet: Holmium er et relativt stabilt metal, der reagerer langsomt med de fleste ikke-metalliske grundstoffer og syrer. Det reagerer ikke med luft og vand ved stuetemperatur, men når det opvarmes til høje temperaturer, reagerer det med ilt i luften og danner holmiumoxid.
2. Opløselighed: Holmium har god opløselighed i sure opløsninger og kan reagere med koncentreret svovlsyre, salpetersyre og saltsyre til at producere tilsvarende holmiumsalte.
3. Oxidationstilstand: Oxidationstilstanden for holmium er normalt +3. Det kan danne en række forskellige forbindelser, såsom oxider (Ho2O3), chlorider (HoCl3), sulfater (Ho2(SO4)3), osv. Derudover kan holmium også præsentere oxidationstilstande såsom +2, +4 og +5, men disse oxidationstilstande er mindre almindelige.
4. Komplekser: Holmium kan danne en række forskellige komplekser, hvoraf de mest almindelige er komplekser centreret om holmium (III) ioner. Disse komplekser spiller en vigtig rolle i kemisk analyse, katalysatorer og biokemisk forskning.
5. Reaktivitet: Holmium udviser normalt relativt mild reaktivitet i kemiske reaktioner. Det kan deltage i mange typer kemiske reaktioner såsom oxidations-reduktionsreaktioner, koordinationsreaktioner og komplekse reaktioner. Holmium er et relativt stabilt metal, og dets kemiske egenskaber afspejles hovedsageligt i relativt lav reaktivitet, god opløselighed, forskellige oxidationstilstande og dannelsen af forskellige komplekser. Disse egenskaber gør holmium meget udbredt i kemiske reaktioner, koordinationskemi og biokemisk forskning.
Biologiske egenskaber af holmium
De biologiske egenskaber af holmium er relativt lidt undersøgt, og den information, vi kender indtil videre, er begrænset. Følgende er nogle af egenskaberne ved holmium i organismer:
1. Biotilgængelighed: Holmium er relativt sjældent i naturen, så dets indhold i organismer er meget lavt. Holmium har dårlig biotilgængelighed, det vil sige, at organismens evne til at indtage og optage holmium er begrænset, hvilket er en af grundene til, at holmiums funktioner og virkninger i menneskekroppen ikke er fuldt ud forstået.
2. Fysiologisk funktion: Selvom der er begrænset viden om holmiums fysiologiske funktioner, har undersøgelser vist, at holmium kan være involveret i nogle vigtige biokemiske processer i den menneskelige krop. Videnskabelige undersøgelser har vist, at holmium kan være relateret til knogle- og muskelsundhed, men den specifikke mekanisme er stadig uklar.
3. Toksicitet: På grund af dets lave biotilgængelighed har holmium relativt lav toksicitet for den menneskelige krop. I forsøg med dyreforsøg kan eksponering for høje koncentrationer af holmiumforbindelser forårsage visse skader på lever og nyrer, men den nuværende forskning i holmiums akutte og kroniske toksicitet er relativt begrænset. De biologiske egenskaber af holmium i levende organismer er endnu ikke fuldt ud forstået. Aktuel forskning fokuserer på dets mulige fysiologiske funktioner og toksiske virkninger på levende organismer. Med den fortsatte udvikling af videnskab og teknologi vil forskningen i holmiums biologiske egenskaber fortsætte med at blive uddybet.
Naturlig fordeling af holmium
Udbredelsen af holmium i naturen er meget sjælden, og det er et af grundstofferne med ekstremt lavt indhold i jordskorpen. Følgende er fordelingen af holmium i naturen:
1. Fordeling i jordskorpen: Indholdet af holmium i jordskorpen er omkring 1,3 ppm (parts per million), som er et relativt sjældent grundstof i jordskorpen. På trods af dets lave indhold kan holmium findes i nogle sten og malme, såsom malme, der indeholder sjældne jordarters grundstoffer.
2. Tilstedeværelse i mineraler: Holmium findes hovedsageligt i malme i form af oxider, såsom holmiumoxid (Ho2O3). Ho2O3 er ensjældne jordarters oxidmalm, der indeholder en høj koncentration af holmium.
3. Sammensætning i naturen: Holmium eksisterer normalt sammen med andre sjældne jordarters grundstoffer og en del af lanthanid-elementerne. Det kan eksistere i naturen i form af oxider, sulfater, carbonater osv.
4. Geografisk placering af distribution: Fordelingen af holmium er relativt ensartet rundt om i verden, men produktionen er meget begrænset. Nogle lande har visse holmiummalmressourcer, såsom Kina, Australien, Brasilien osv. Holmium er relativt sjælden i naturen og findes hovedsageligt i form af oxider i malme. Selvom indholdet er lavt, sameksisterer det med andre sjældne jordarters elementer og kan findes i nogle specifikke geologiske miljøer. På grund af dens sjældenhed og distributionsrestriktioner er minedrift og udnyttelse af holmium relativt vanskelig.
Udvinding og Smeltning af Holmium Element
Holmium er et sjældent jordarter, og dets minedrift og udvindingsproces ligner andre sjældne jordarters grundstoffer. Det følgende er en detaljeret introduktion til minedrift og udvinding af holmium-element:
1. Søgning efter holmiummalm: Holmium kan findes i sjældne jordarter, og almindelige holmiummalme omfatter oxidmalme og carbonatmalme. Disse malme kan eksistere i underjordiske eller åbne grube mineralforekomster.
2. Knusning og formaling af malm: Efter minedrift skal holmiummalm knuses og males til mindre partikler og raffineres yderligere.
3. Flotation: Adskillelse af holmiummalm fra andre urenheder ved flotationsmetode. I flotationsprocessen bruges fortynder og skummiddel ofte til at få holmiummalm til at flyde på væskeoverfladen og derefter udføre fysisk og kemisk behandling.
4. Hydrering: Efter flotation vil holmiummalm gennemgå hydreringsbehandling for at omdanne den til holmiumsalte. Hydreringsbehandling involverer normalt at reagere malm med fortyndet syreopløsning til dannelse af en holmiumsyresaltopløsning.
5. Fældning og filtrering: Ved justering af reaktionsbetingelserne udfældes holmiumet i holmiumsyresaltopløsningen. Derefter filtreres bundfaldet for at adskille det rene holmiumbundfald.
6. Kalcinering: Holmium bundfald skal gennemgå kalcineringsbehandling. Denne proces involverer opvarmning af holmiumpræcipitatet til en høj temperatur for at omdanne det til holmiumoxid.
7. Reduktion: Holmiumoxid gennemgår reduktionsbehandling for at omdannes til metallisk holmium. Normalt bruges reduktionsmidler (såsom brint) til reduktion under høje temperaturforhold. 8. Raffinering: Det reducerede metal holmium kan indeholde andre urenheder og skal raffineres og renses. Raffineringsmetoder omfatter opløsningsmiddelekstraktion, elektrolyse og kemisk reduktion. Efter ovenstående trin, høj renhedholmium metalkan fås. Disse holmiummetaller kan bruges til fremstilling af legeringer, magnetiske materialer, atomenergiindustrien og laserenheder. Det er værd at bemærke, at minedrift og udvinding af sjældne jordarters elementer er relativt kompleks og kræver avanceret teknologi og udstyr for at opnå effektiv og billig produktion.
Påvisningsmetoder for holmium-element
1. Atomabsorptionsspektrometri (AAS): Atomabsorptionsspektrometri er en almindeligt anvendt kvantitativ analysemetode, der bruger absorptionsspektre af specifikke bølgelængder til at bestemme koncentrationen af holmium i en prøve. Den forstøver prøven, der skal testes i en flamme, og måler derefter absorptionsintensiteten af holmium i prøven gennem et spektrometer. Denne metode er velegnet til påvisning af holmium i højere koncentrationer.
2. Induktivt koblet plasma optisk emissionsspektrometri (ICP-OES): Induktivt koblet plasma optisk emissionsspektrometri er en meget følsom og selektiv analytisk metode, der er meget brugt i multi-element analyse. Det forstøver prøven og danner et plasma for at måle den specifikke bølgelængde og intensitet af holmium-emission i et spektrometer.
3. Induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS): Induktivt koblet plasmamassespektrometri er en meget følsom og højopløselig analytisk metode, der kan bruges til isotopforholdsbestemmelse og sporstofanalyse. Det forstøver prøven og danner et plasma for at måle masse-til-ladningsforholdet af holmium i et massespektrometer.
4. Røntgenfluorescensspektrometri (XRF): Røntgenfluorescensspektrometri bruger det fluorescensspektrum, der produceres af prøven efter at være blevet exciteret af røntgenstråler til at analysere indholdet af grundstoffer. Det kan hurtigt og ikke-destruktivt bestemme holmiumindholdet i prøven. Disse metoder er meget udbredt i laboratorier og industriområder til kvantitativ analyse og kvalitetskontrol af holmium. Valget af den passende metode afhænger af faktorer såsom prøvetype, påkrævet detektionsgrænse og detektionsnøjagtighed.
Specifik anvendelse af holmium atomabsorptionsmetode
I grundstofmåling har atomabsorptionsmetoden høj nøjagtighed og følsomhed og giver et effektivt middel til at studere de kemiske egenskaber, sammensætningen af sammensætningen og indholdet af grundstoffer. Dernæst bruger vi atomabsorptionsmetoden til at måle indholdet af holmium. De specifikke trin er som følger: Forbered prøven, der skal måles. Forbered prøven, der skal måles, til en opløsning, som generelt skal fordøjes med blandet syre til efterfølgende måling. Vælg et passende atomabsorptionsspektrometer. Vælg et passende atomabsorptionsspektrometer i henhold til egenskaberne for den prøve, der skal måles, og området for holmiumindhold, der skal måles. Juster parametrene for atomabsorptionsspektrometeret. I henhold til det element, der skal måles, og instrumentmodellen, justeres parametrene for atomabsorptionsspektrometeret, inklusive lyskilde, forstøver, detektor osv. Mål absorbansen af holmium. Placer prøven, der skal måles, i forstøveren, og udsend lysstråling af en bestemt bølgelængde gennem lyskilden. Det holmium-element, der skal måles, vil absorbere disse lysstrålinger og producere energiniveauovergange. Mål absorbansen af holmium gennem detektoren. Beregn indholdet af holmium. I henhold til absorbans- og standardkurven beregnes indholdet af holmium. Følgende er de specifikke parametre, der bruges af et instrument til at måle holmium.
Holmium (Ho) standard: holmiumoxid (analytisk kvalitet).
Metode: Vej nøjagtigt 1,1455 g Ho2O3, opløs i 20mL 5Mole saltsyre, fortynd til 1L med vand, koncentrationen af Ho i denne opløsning er 1000μg/mL. Opbevares i en polyethylenflaske væk fra lys.
Flammetype: dinitrogenoxid-acetylen, rig flamme
Analyseparametre: Bølgelængde (nm) 410,4 Spektral båndbredde (nm) 0,2
Filterkoefficient 0,6 Anbefalet lampestrøm (mA) 6
Negativ højspænding (v) 384,5
Forbrændingshovedets højde (mm) 12
Integrationstid (S) 3
Lufttryk og flow (MP, ml/min) 0,25, 5000
Dinitrogenoxidtryk og flow (MP, ml/min) 0,22, 5000
Acetylentryk og flow (MP, ml/min) 0,1, 4500
Lineær korrelationskoefficient 0,9980
Karakteristisk koncentration (μg/mL) 0,841
Beregningsmetode Kontinuerlig metode Opløsningens surhedsgrad 0,5 %
HCl målt tabel:
Kalibreringskurve:
Interferens: Holmium er delvist ioniseret i dinitrogenoxid-acetylenflammen. Tilsætning af kaliumnitrat eller kaliumchlorid til en endelig kaliumkoncentration på 2000 μg/mL kan hæmme ioniseringen af holmium. I det faktiske arbejde er det nødvendigt at vælge en passende målemetode i henhold til stedets specifikke behov. Disse metoder anvendes i vid udstrækning til analyse og påvisning af cadmium i laboratorier og industrier.
Holmium har vist et stort potentiale på mange områder med sine unikke egenskaber og brede anvendelsesmuligheder. Ved at forstå historien, opdagelsesprocessen,vigtigheden og anvendelsen af holmium, kan vi bedre forstå vigtigheden og værdien af dette magiske element. Lad os se frem til, at holmium i fremtiden bringer flere overraskelser og gennembrud til det menneskelige samfund og yder større bidrag til at fremme videnskabelige og teknologiske fremskridt og bæredygtig udvikling.
For mere information eller forespørgsel Holmium velkommen tilkontakt os
Whats&tlf: 008613524231522
Email:sales@shxlchem.com
Indlægstid: 13-november 2024