Holmiumi element ja tavalised tuvastamismeetodid
Keemiliste elementide perioodilisustabelis on element nnholmium, mis on haruldane metall. See element on toatemperatuuril tahke ning sellel on kõrge sulamis- ja keemistemperatuur. Kuid see pole holmiumi elemendi kõige atraktiivsem osa. Selle tõeline võlu peitub selles, et kui ta on erutatud, kiirgab see ilusat rohelist tuld. Holmiumi element selles erutatud olekus on nagu vilkuv roheline kalliskivi, ilus ja salapärane. Inimestel on holmiumi elemendi kognitiivne ajalugu suhteliselt lühike. 1879. aastal avastas Rootsi keemik Per Theodor Klebe esmakordselt holmiumi elemendi ja nimetas selle oma kodulinna järgi. Ebapuhast erbiumi uurides avastas ta iseseisvalt holmiumi eemaldamise teelütriumjaskandium. Ta andis pruunile ainele nimeks Holmia (Stockholmi ladinakeelne nimi) ja rohelisele ainele Thulia. Seejärel eraldas ta edukalt düsproosiumi puhta holmiumi eraldamiseks. Keemiliste elementide perioodilisuse tabelis on holmiumil mõned väga ainulaadsed omadused ja kasutusalad. Holmium on haruldaste muldmetallide element, millel on väga tugev magnetism, mistõttu kasutatakse seda sageli magnetiliste materjalide valmistamiseks. Samas on holmiumil ka kõrge murdumisnäitaja, mistõttu on see ideaalne materjal optiliste instrumentide ja optiliste kiudude valmistamiseks. Lisaks on holmiumil oluline roll ka meditsiinis, energeetikas ja keskkonnakaitses. Täna tutvume selle maagilise elemendiga, millel on lai valik rakendusi – holmiumi. Avastage selle saladusi ja tunnetage selle suurt panust inimühiskonda.
Holmiumi elemendi rakendusväljad
Holmium on keemiline element aatomnumbriga 67 ja kuulub lantaniidide sarja. Järgnev on üksikasjalik sissejuhatus mõne holmiumi elemendi kasutusvaldkonna kohta:
1. Holmiumi magnet:Holmiumil on head magnetilised omadused ja seda kasutatakse laialdaselt magnetite valmistamise materjalina. Eriti kõrgtemperatuurilistes ülijuhtivuse uuringutes kasutatakse ülijuhtide magnetvälja tugevdamiseks ülijuhtide materjalidena sageli holmiummagneteid.
2. Holmiumi klaas:Holmium võib anda klaasile erilisi optilisi omadusi ja seda kasutatakse holmiumklaaslaserite valmistamiseks. Holmium lasereid kasutatakse laialdaselt meditsiinis ja tööstuses ning neid saab kasutada silmahaiguste raviks, metallide ja muude materjalide lõikamiseks jne.
3. Tuumaenergiatööstus:Holmiumi isotoop holmium-165 on suure neutronite püüdmise ristlõikega ning seda kasutatakse tuumareaktorite neutronvoo ja võimsusjaotuse kontrollimiseks.
4. Optilised seadmed: Holmiumil on ka mõningaid rakendusi optilistes seadmetes, nagu optilised lainejuhid, fotodetektorid, modulaatorid jne kiudoptilises sides.
5. Fluorestseeruvad materjalid:Holmiumi ühendeid saab kasutada luminofoormaterjalina luminofoorlampide, luminofoorekraanide ja luminofoorlampide tootmiseks.6. metallisulamid:Holmiumi saab lisada teistele metallidele sulamite valmistamiseks, et parandada metallide termilist stabiilsust, korrosioonikindlust ja keevitust. Seda kasutatakse sageli lennukimootorite, automootorite ja keemiaseadmete tootmiseks. Holmiumil on olulised rakendused magnetites, klaaslaserites, tuumaenergiatööstuses, optilistes seadmetes, fluorestseeruvates materjalides ja metallisulamites.
Holmiumi elemendi füüsikalised omadused
1. Aatomi struktuur: Holmiumi aatomistruktuur koosneb 67 elektronist. Selle elektroonilises konfiguratsioonis on esimeses kihis 2 elektroni, teises kihis 8 elektroni, kolmandas kihis 18 elektroni ja neljandas kihis 29 elektroni. Seetõttu on välimises kihis 2 üksikut elektronide paari.
2. Tihedus ja kõvadus: Holmiumi tihedus on 8,78 g/cm3, mis on suhteliselt kõrge tihedus. Selle kõvadus on umbes 5,4 Mohsi kõvadus.
3. Sulamistemperatuur ja keemistemperatuur: Holmiumi sulamistemperatuur on umbes 1474 kraadi Celsiuse järgi ja keemistemperatuur on umbes 2695 kraadi Celsiuse järgi.
4. Magnetism: Holmium on hea magnetismiga metall. See näitab ferromagnetismi madalatel temperatuuridel, kuid kaotab järk-järgult oma magnetismi kõrgel temperatuuril. Holmiumi magnetism muudab selle oluliseks magnetirakendustes ja kõrgtemperatuurilistes ülijuhtivuse uuringutes.
5. Spektri omadused: Holmium näitab nähtavas spektris ilmseid neeldumis- ja emissioonijooni. Selle emissioonijooned asuvad peamiselt rohelises ja punases spektrivahemikus, mille tulemusena on holmiumiühendid tavaliselt rohelise või punase värviga.
6. Soojusjuhtivus: Holmiumi soojusjuhtivus on suhteliselt kõrge, umbes 16,2 W/m·Kelvin. See muudab holmiumi väärtuslikuks mõnedes rakendustes, mis nõuavad suurepärast soojusjuhtivust. Holmium on kõrge tiheduse, kõvaduse ja magnetilisusega metall. See mängib olulist rolli magnetites, kõrgtemperatuurilistes ülijuhtides, spektroskoopias ja soojusjuhtivuses.
Holmiumi keemilised omadused
1. Reaktsioonivõime: Holmium on suhteliselt stabiilne metall, mis reageerib aeglaselt enamiku mittemetalliliste elementide ja hapetega. See ei reageeri toatemperatuuril õhu ja veega, kuid kõrge temperatuurini kuumutamisel reageerib õhuhapnikuga, moodustades holmiumoksiidi.
2. Lahustuvus: Holmium lahustub hästi happelistes lahustes ja võib reageerida kontsentreeritud väävelhappe, lämmastikhappe ja vesinikkloriidhappega, moodustades vastavad holmiumisoolad.
3. Oksüdatsiooniaste: Holmiumi oksüdatsiooniaste on tavaliselt +3. See võib moodustada mitmesuguseid ühendeid, näiteks oksiide (Ho2O3), kloriidid (HoCl3), sulfaadid (Ho2(SO4)3) jne. Lisaks võib holmiumil esineda ka oksüdatsiooniastmeid, nagu +2, +4 ja +5, kuid need oksüdatsiooniastmed on vähem levinud.
4. Kompleksid: Holmium võib moodustada mitmesuguseid komplekse, millest levinumad on kompleksid, mille keskmes on holmiumi (III) ioonid. Need kompleksid mängivad olulist rolli keemilises analüüsis, katalüsaatorites ja biokeemilistes uuringutes.
5. Reaktsioonivõime: Holmium on keemilistes reaktsioonides tavaliselt suhteliselt nõrga reaktsioonivõimega. See võib osaleda mitmesugustes keemilistes reaktsioonides, nagu oksüdatsiooni-redutseerimisreaktsioonid, koordinatsioonireaktsioonid ja keerulised reaktsioonid. Holmium on suhteliselt stabiilne metall ja selle keemilised omadused väljenduvad peamiselt suhteliselt madalas reaktsioonivõimes, heas lahustuvuses, erinevates oksüdatsiooniastmetes ja erinevate komplekside moodustumisel. Nende omaduste tõttu kasutatakse holmiumi laialdaselt keemilistes reaktsioonides, koordinatsioonikeemias ja biokeemilistes uuringutes.
Holmiumi bioloogilised omadused
Holmiumi bioloogilisi omadusi on suhteliselt vähe uuritud ja meile seni teadaolev teave on piiratud. Järgmised on mõned holmiumi omadused organismides:
1. Biosaadavus: Holmium on looduses suhteliselt haruldane, mistõttu selle sisaldus organismides on väga madal. Holmiumi biosaadavus on kehv, st organismi võime holmiumi neelata ja omastada on piiratud, mis on üks põhjusi, miks holmiumi funktsioonid ja toimed inimorganismis pole täielikult mõistetavad.
2. Füsioloogiline funktsioon: kuigi teadmised holmiumi füsioloogilistest funktsioonidest on piiratud, on uuringud näidanud, et holmium võib osaleda mõnes olulises biokeemilises protsessis inimkehas. Teaduslikud uuringud on näidanud, et holmium võib olla seotud luude ja lihaste tervisega, kuid konkreetne mehhanism on endiselt ebaselge.
3. Toksilisus: madala biosaadavuse tõttu on holmiumi mürgisus inimkehale suhteliselt madal. Laboratoorsetes loomkatsetes võib holmiumiühendite kõrge kontsentratsiooniga kokkupuude põhjustada maksa- ja neerukahjustusi, kuid praegused uuringud holmiumi ägeda ja kroonilise toksilisuse kohta on suhteliselt piiratud. Holmiumi bioloogilisi omadusi elusorganismides ei ole veel täielikult mõistetud. Praegused uuringud keskenduvad selle võimalikele füsioloogilistele funktsioonidele ja toksilisele mõjule elusorganismidele. Teaduse ja tehnoloogia pideva arenguga süvenevad holmiumi bioloogiliste omaduste uurimine jätkuvalt.
Holmiumi loomulik levik
Holmiumi levik looduses on väga haruldane ja see on üks ülimadala sisaldusega elemente maakoores. Holmiumi levik looduses on järgmine:
1. Jaotumine maakoores: Holmiumi sisaldus maakoores on umbes 1,3 ppm (miljoniosa), mis on maakoores suhteliselt haruldane element. Vaatamata väikesele sisaldusele võib holmiumi leida mõnedes kivimites ja maakides, näiteks haruldaste muldmetallide elemente sisaldavad maagid.
2. Esinemine mineraalides: holmium esineb peamiselt maakides oksiidide kujul, näiteks holmiumoksiid (Ho2O3). Ho2O3 on aharuldaste muldmetallide oksiidmaak, mis sisaldab suures kontsentratsioonis holmiumi.
3. Koostis looduses: Holmium eksisteerib tavaliselt koos teiste haruldaste muldmetallide ja osa lantaniidelementidega. Looduses võib see esineda oksiidide, sulfaatide, karbonaatide jne kujul.
4. Leviku geograafiline asukoht: Holmiumi levik on üle maailma suhteliselt ühtlane, kuid selle tootmine on väga piiratud. Mõnes riigis on teatud holmiumi maagivarud, nagu Hiina, Austraalia, Brasiilia jne. Holmium on looduses suhteliselt haruldane ja esineb peamiselt oksiididena maakides. Kuigi sisaldus on madal, eksisteerib see koos teiste haruldaste muldmetallide elementidega ja seda võib leida mõnes konkreetses geoloogilises keskkonnas. Harulduse ja levikupiirangute tõttu on holmiumi kaevandamine ja kasutamine suhteliselt keeruline.
Holmiumi elemendi ekstraheerimine ja sulatamine
Holmium on haruldaste muldmetallide element ning selle kaevandamise ja kaevandamise protsess on sarnane teiste haruldaste muldmetallide elementidega. Järgnevalt on üksikasjalik sissejuhatus holmiumi elemendi kaevandamise ja kaevandamise protsessi:
1. Holmiumimaagi otsimine: Holmiumi võib leida haruldaste muldmetallide maakides ja tavaliste holmiumimaakide hulka kuuluvad oksiidimaagid ja karbonaatmaagid. Need maagid võivad esineda maa-alustes või avatud kaevandustes.
2. Maagi purustamine ja jahvatamine: pärast kaevandamist tuleb holmiumimaak purustada ja jahvatada väiksemateks osakesteks ning täiendavalt rafineerida.
3. Floteerimine: holmiumimaagi eraldamine muudest lisanditest flotatsioonimeetodil. Flotatsiooniprotsessis kasutatakse sageli lahjendit ja vahuainet holmiumimaagi vedelal pinnal hõljumiseks ning seejärel füüsikaliseks ja keemiliseks töötlemiseks.
4. Hüdratsioon: pärast floteerimist töödeldakse holmiumimaaki hüdratatsiooniga, et muuta see holmiumisooladeks. Hüdratsioonitöötlus hõlmab tavaliselt maagi reageerimist lahjendatud happelahusega, et moodustada holmiumhappe soola lahus.
5. Sadestamine ja filtreerimine: Reaktsioonitingimuste reguleerimisega sadestatakse holmiumhappe soola lahuses olev holmium. Seejärel filtreerige sade puhta holmiumi sademe eraldamiseks.
6. Kaltsineerimine: Holmiumi sademeid tuleb kaltsineerida. See protsess hõlmab holmiumsadete kuumutamist kõrgel temperatuuril, et muuta see holmiumoksiidiks.
7. Redutseerimine: Holmiumoksiidi redutseeritakse, et muutuda metalliliseks holmiumiks. Tavaliselt kasutatakse kõrge temperatuuri tingimustes redutseerimiseks redutseerivaid aineid (nt vesinikku). 8. Rafineerimine: redutseeritud metallholmium võib sisaldada muid lisandeid ning seda tuleb rafineerida ja puhastada. Rafineerimismeetodid hõlmavad lahustiga ekstraheerimist, elektrolüüsi ja keemilist redutseerimist. Pärast ülaltoodud samme kõrge puhtusastmegaholmium metallon võimalik saada. Neid holmiummetalle saab kasutada sulamite, magnetmaterjalide, tuumaenergiatööstuse ja laserseadmete valmistamiseks. Väärib märkimist, et haruldaste muldmetallide elementide kaevandamis- ja kaevandamisprotsess on suhteliselt keeruline ning nõuab täiustatud tehnoloogiat ja seadmeid, et saavutada tõhus ja odav tootmine.
Holmiumi elemendi tuvastamise meetodid
1. Aatomabsorptsioonspektromeetria (AAS): Aatomabsorptsioonspektromeetria on tavaliselt kasutatav kvantitatiivne analüüsimeetod, mis kasutab holmiumi kontsentratsiooni määramiseks proovis kindlate lainepikkuste neeldumisspektreid. See pihustab testitava proovi leegis ja mõõdab seejärel spektromeetri kaudu proovis sisalduva holmiumi neeldumise intensiivsust. See meetod sobib holmiumi tuvastamiseks suuremates kontsentratsioonides.
2. Induktiivsidestatud plasma optiline emissioonispektromeetria (ICP-OES): Induktiivsidestatud plasma optiline emissioonispektromeetria on väga tundlik ja selektiivne analüüsimeetod, mida kasutatakse laialdaselt mitmeelemendilises analüüsis. See pihustab proovi ja moodustab plasma, et mõõta spektromeetris holmiumi emissiooni spetsiifilist lainepikkust ja intensiivsust.
3. Induktiivsidestatud plasma massispektromeetria (ICP-MS): Induktiivsidestatud plasma massispektromeetria on väga tundlik ja kõrge eraldusvõimega analüüsimeetod, mida saab kasutada isotoopide suhte määramiseks ja mikroelementide analüüsiks. See pihustab proovi ja moodustab plasma, et mõõta massispektromeetris holmiumi massi ja laengu suhet.
4. Röntgeni fluorestsentsspektromeetria (XRF): röntgenfluorestsentsspektromeetria kasutab elementide sisalduse analüüsimiseks fluorestsentsspektrit, mille proov tekitab pärast röntgenkiirgusega ergastamist. See suudab kiiresti ja mittepurustavalt määrata holmiumi sisaldust proovis. Neid meetodeid kasutatakse laialdaselt laborites ja tööstusvaldkondades holmiumi kvantitatiivseks analüüsiks ja kvaliteedikontrolliks. Sobiva meetodi valik sõltub sellistest teguritest nagu proovi tüüp, nõutav avastamispiir ja tuvastamise täpsus.
Holmiumi aatomiabsorptsiooni meetodi spetsiifiline rakendus
Elementide mõõtmisel on aatomabsorptsiooni meetodil kõrge täpsus ja tundlikkus ning see on tõhus vahend elementide keemiliste omaduste, ühendi koostise ja sisalduse uurimiseks. Järgmiseks kasutame holmiumi sisalduse mõõtmiseks aatomabsorptsiooni meetodit. Konkreetsed sammud on järgmised: Valmistage mõõdetav proov ette. Valmistage mõõdetav proov lahuseks, mis tuleb tavaliselt järgnevaks mõõtmiseks seedida segahappega. Valige sobiv aatomabsorptsioonspektromeeter. Vastavalt mõõdetava proovi omadustele ja mõõdetava holmiumisisalduse vahemikule valige sobiv aatomabsorptsioonspektromeeter. Reguleerige aatomabsorptsioonspektromeetri parameetreid. Reguleerige vastavalt mõõdetavale elemendile ja instrumendi mudelile aatomabsorptsioonspektromeetri parameetreid, sh valgusallikat, pihustit, detektorit jne. Mõõtke holmiumi neelduvus. Asetage mõõdetav proov pihustisse ja kiirgage läbi valgusallika kindla lainepikkusega valguskiirgust. Mõõdetav holmiumi element neelab need valguskiirgused ja tekitab energiataseme üleminekuid. Mõõtke holmiumi neeldumine läbi detektori. Arvutage holmiumi sisaldus. Neelduvuse ja standardkõvera järgi arvutatakse holmiumi sisaldus. Järgmised on konkreetsed parameetrid, mida instrument holmiumi mõõtmiseks kasutab.
Holmiumi (Ho) standard: holmiumoksiid (analüütiline puhastus).
Meetod: kaaluge täpselt 1,1455 g Ho2O3, lahustage 20 ml 5 mol vesinikkloriidhappes, lahjendage veega 1 liitrini, Ho kontsentratsioon selles lahuses on 1000 μg/ml. Hoida polüetüleenpudelis valguse eest kaitstult.
Leegi tüüp: dilämmastikoksiid-atsetüleen, rikkalik leek
Analüüsi parameetrid: Lainepikkus (nm) 410,4 Spektri ribalaius (nm) 0,2
Filtri koefitsient 0,6 Lambi soovitatav vool (mA) 6
Negatiivne kõrgepinge (v) 384,5
Põlemispea kõrgus (mm) 12
Integreerimisaeg (S) 3
Õhurõhk ja vool (MP, ml/min) 0,25, 5000
Dilämmastikoksiidi rõhk ja vool (MP, ml/min) 0,22, 5000
Atsetüleeni rõhk ja vool (MP, ml/min) 0,1, 4500
Lineaarne korrelatsioonikordaja 0,9980
Iseloomulik kontsentratsioon (μg/mL) 0,841
Arvutusmeetod Pidev meetod Lahuse happesus 0,5%
HCl mõõdetud tabel:
Kalibreerimiskõver:
Häired: Holmium on dilämmastikoksiidi-atsetüleeni leegis osaliselt ioniseeritud. Kaaliumnitraadi või kaaliumkloriidi lisamine kaaliumi lõppkontsentratsioonini 2000 μg/ml võib inhibeerida holmiumi ionisatsiooni. Tegelikus töös on vaja valida sobiv mõõtmismeetod vastavalt objekti spetsiifilistele vajadustele. Neid meetodeid kasutatakse laialdaselt kaadmiumi analüüsimisel ja tuvastamisel laborites ja tööstustes.
Holmium on oma ainulaadsete omaduste ja laia kasutusalaga näidanud üles suurt potentsiaali paljudes valdkondades. Mõistes ajalugu, avastamisprotsessi,holmiumi tähtsust ja rakendust, saame paremini mõista selle maagilise elemendi tähtsust ja väärtust. Jääme ootama, et holmium toob inimühiskonda tulevikus rohkem üllatusi ja läbimurdeid ning annab suurema panuse teaduse ja tehnoloogia progressi ning säästva arengu edendamisse.
Lisateabe või päringu saamiseks Holmium teretulnudvõtke meiega ühendust
Mis&tel:008613524231522
Email:sales@shxlchem.com
Postitusaeg: 13. november 2024