Holmium-elementti ja yleiset tunnistusmenetelmät
Kemiallisten alkuaineiden jaksollisessa taulukossa on alkuaine nimeltäholmium, joka on harvinainen metalli. Tämä alkuaine on kiinteä huoneenlämmössä ja sillä on korkea sulamis- ja kiehumispiste. Tämä ei kuitenkaan ole holmium-elementin houkuttelevin osa. Sen todellinen viehätys piilee siinä, että kun se on innostunut, se säteilee kaunista vihreää valoa. Holmium-elementti tässä kiihtyneessä tilassa on kuin vilkkuva vihreä helmi, kaunis ja salaperäinen. Ihmisillä on suhteellisen lyhyt kognitiivinen historia holmium-alkuaineesta. Vuonna 1879 ruotsalainen kemisti Per Theodor Klebe löysi ensimmäisen holmium-alkuaineen ja nimesi sen kotikaupunkinsa mukaan. Tutkiessaan epäpuhdasta erbiumia hän löysi itsenäisesti holmiumin poistamallayttriumjaskandium. Hän antoi ruskealle aineelle nimeksi Holmia (Tukholman latinalainen nimi) ja vihreälle aineelle Thulia. Sitten hän onnistui erottamaan dysprosiumin puhtaan holmiumin erottamiseksi. Kemiallisten alkuaineiden jaksollisessa taulukossa holmiumilla on joitain hyvin ainutlaatuisia ominaisuuksia ja käyttötarkoituksia. Holmium on harvinainen maametalli, jolla on erittäin vahva magnetismi, joten sitä käytetään usein magneettisten materiaalien valmistukseen. Samalla holmiumilla on myös korkea taitekerroin, mikä tekee siitä ihanteellisen materiaalin optisten instrumenttien ja optisten kuitujen valmistukseen. Lisäksi holmiumilla on tärkeä rooli myös lääketieteen, energian ja ympäristönsuojelun aloilla. Tänään tutustutaan tähän maagiseen elementtiin, jolla on laaja valikoima sovelluksia - holmiumia. Tutki sen mysteereitä ja koe sen suuri panos ihmisyhteiskunnassa.
Holmium-elementin sovellusalueet
Holmium on kemiallinen alkuaine, jonka atominumero on 67 ja joka kuuluu lantanidisarjaan. Seuraavassa on yksityiskohtainen johdatus joihinkin holmium-elementin sovellusalueisiin:
1. Holmium-magneetti:Holmiumilla on hyvät magneettiset ominaisuudet ja sitä käytetään laajasti magneettien valmistusmateriaalina. Erityisesti korkean lämpötilan suprajohtavuustutkimuksessa holmiummagneetteja käytetään usein suprajohteiden materiaalina suprajohteiden magneettikentän tehostamiseksi.
2. Holmium lasi:Holmium voi antaa lasille erityisiä optisia ominaisuuksia ja sitä käytetään holmiumlasilaserien valmistukseen. Holmiumlasereita käytetään laajalti lääketieteessä ja teollisuudessa, ja niitä voidaan käyttää silmäsairauksien hoitoon, metallien ja muiden materiaalien leikkaamiseen jne.
3. Ydinenergiateollisuus:Holmiumin isotoopilla holmium-165 on korkea neutronien sieppauspoikkileikkaus, ja sitä käytetään ydinreaktorien neutronivuon ja tehonjaon ohjaamiseen.
4. Optiset laitteet: Holmiumilla on myös joitain sovelluksia optisissa laitteissa, kuten optisissa aaltoputkissa, valoilmaisimissa, modulaattoreissa jne. valokuituviestinnässä.
5. Fluoresoivat materiaalit:Holmiumyhdisteitä voidaan käyttää loisteputkina loistelamppujen, loisteputkien ja fluoresoivien indikaattoreiden valmistukseen.6. Metalliseokset:Holmiumia voidaan lisätä muihin metalleihin metalliseosten valmistamiseksi parantamaan metallien lämpöstabiilisuutta, korroosionkestävyyttä ja hitsauskykyä. Sitä käytetään usein lentokoneiden moottoreiden, autojen moottoreiden ja kemiallisten laitteiden valmistukseen. Holmiumilla on tärkeitä sovelluksia magneeteissa, lasilasereissa, ydinenergiateollisuudessa, optisissa laitteissa, fluoresoivissa materiaaleissa ja metalliseoksissa.
Holmium-alkuaineen fysikaaliset ominaisuudet
1. Atomirakenne: Holmiumin atomirakenne koostuu 67 elektronista. Elektronisessa konfiguraatiossaan ensimmäisessä kerroksessa on 2 elektronia, toisessa 8 elektronia, kolmannessa kerroksessa 18 elektronia ja neljännessä kerroksessa 29 elektronia. Siksi uloimmassa kerroksessa on 2 yksinäistä elektroniparia.
2. Tiheys ja kovuus: Holmiumin tiheys on 8,78 g/cm3, mikä on suhteellisen korkea tiheys. Sen kovuus on noin 5,4 Mohsin kovuus.
3. Sulamispiste ja kiehumispiste: Holmiumin sulamispiste on noin 1474 celsiusastetta ja kiehumispiste noin 2695 celsiusastetta.
4. Magnetismi: Holmium on metalli, jolla on hyvä magnetismi. Se osoittaa ferromagnetismia matalissa lämpötiloissa, mutta menettää vähitellen magneettisuutensa korkeissa lämpötiloissa. Holmiumin magnetismi tekee siitä tärkeän magneettisovelluksissa ja korkean lämpötilan suprajohtavuustutkimuksessa.
5. Spektriominaisuudet: Holmiumissa näkyvät absorptio- ja emissioviivat näkyvässä spektrissä. Sen emissioviivat sijaitsevat pääasiassa vihreällä ja punaisella spektrialueella, jolloin holmiumyhdisteillä on yleensä vihreä tai punainen väri.
6. Lämmönjohtavuus: Holmiumilla on suhteellisen korkea lämmönjohtavuus, noin 16,2 W/m·Kelvin. Tämä tekee holmiumista arvokkaan joissakin sovelluksissa, jotka vaativat erinomaista lämmönjohtavuutta. Holmium on metalli, jolla on korkea tiheys, kovuus ja magnetismi. Sillä on tärkeä rooli magneeteissa, korkean lämpötilan suprajohtimissa, spektroskopiassa ja lämmönjohtavuudessa.
Holmiumin kemialliset ominaisuudet
1. Reaktiivisuus: Holmium on suhteellisen vakaa metalli, joka reagoi hitaasti useimpien ei-metallisten alkuaineiden ja happojen kanssa. Se ei reagoi ilman ja veden kanssa huoneenlämpötilassa, mutta kuumennettaessa korkeisiin lämpötiloihin se reagoi ilman hapen kanssa muodostaen holmiumoksidia.
2. Liukoisuus: Holmiumilla on hyvä liukoisuus happamiin liuoksiin ja se voi reagoida väkevän rikkihapon, typpihapon ja suolahapon kanssa vastaavien holmiumsuolojen tuottamiseksi.
3. Hapetusaste: Holmiumin hapetusaste on yleensä +3. Se voi muodostaa erilaisia yhdisteitä, kuten oksideja (Ho2O3), kloridit (HoCl3), sulfaatit (Ho2(SO4)3) jne. Lisäksi holmiumilla voi olla myös hapetustiloja, kuten +2, +4 ja +5, mutta nämä hapetustilat ovat harvinaisempia.
4. Kompleksit: Holmium voi muodostaa erilaisia komplekseja, joista yleisimmät ovat komplekseja, jotka keskittyvät holmium(III)-ioneihin. Näillä komplekseilla on tärkeä rooli kemiallisessa analyysissä, katalyyteissä ja biokemiallisessa tutkimuksessa.
5. Reaktiivisuus: Holmiumilla on yleensä suhteellisen lievä reaktiivisuus kemiallisissa reaktioissa. Se voi osallistua monenlaisiin kemiallisiin reaktioihin, kuten hapetus-pelkistysreaktioihin, koordinaatioreaktioihin ja monimutkaisiin reaktioihin. Holmium on suhteellisen stabiili metalli, ja sen kemialliset ominaisuudet näkyvät pääasiassa suhteellisen alhaisena reaktiivisuutena, hyvänä liukoisuutena, erilaisissa hapetusasteissa ja erilaisten kompleksien muodostumisessa. Näiden ominaisuuksien ansiosta holmiumia käytetään laajasti kemiallisissa reaktioissa, koordinaatiokemiassa ja biokemiallisessa tutkimuksessa.
Holmiumin biologiset ominaisuudet
Holmiumin biologisia ominaisuuksia on tutkittu suhteellisen vähän, ja tähän mennessä tuntemamme tiedot ovat rajalliset. Seuraavassa on joitain holmiumin ominaisuuksia organismeissa:
1. Biologinen hyötyosuus: Holmium on suhteellisen harvinainen luonnossa, joten sen pitoisuus organismeissa on hyvin alhainen. Holmiumin biologinen hyötyosuus on heikko, eli organismin kyky niellä ja imeä holmiumia on rajallinen, mikä on yksi syy siihen, miksi holmiumin toimintoja ja vaikutuksia ihmiskehossa ei täysin ymmärretä.
2. Fysiologinen toiminta: Vaikka holmiumin fysiologisista toiminnoista on vain vähän tietoa, tutkimukset ovat osoittaneet, että holmiumi voi osallistua joihinkin tärkeisiin biokemiallisiin prosesseihin ihmiskehossa. Tieteelliset tutkimukset ovat osoittaneet, että holmiumilla voi olla yhteys luuston ja lihasten terveyteen, mutta tarkka mekanismi on edelleen epäselvä.
3. Myrkyllisyys: Alhaisen biologisen hyötyosuutensa vuoksi holmiumilla on suhteellisen alhainen myrkyllisyys ihmiskeholle. Laboratorio-eläinkokeissa altistuminen korkeille pitoisuuksille holmiumyhdisteitä voi aiheuttaa jonkin verran vaurioita maksalle ja munuaisille, mutta nykyinen tutkimus holmiumin akuutista ja kroonisesta toksisuudesta on suhteellisen rajallista. Holmiumin biologisia ominaisuuksia elävissä organismeissa ei vielä täysin ymmärretä. Nykyinen tutkimus keskittyy sen mahdollisiin fysiologisiin toimintoihin ja myrkyllisiin vaikutuksiin eläviin organismeihin. Tieteen ja tekniikan jatkuvan kehityksen myötä holmiumin biologisten ominaisuuksien tutkimus syvenee edelleen.
Holmiumin luonnollinen levinneisyys
Holmiumin levinneisyys luonnossa on erittäin harvinaista, ja se on yksi niistä alkuaineista, joiden pitoisuus maankuoressa on erittäin vähäistä. Seuraava on holmiumin jakautuminen luonnossa:
1. Jakautuminen maankuoressa: Maankuoren holmiumin pitoisuus on noin 1,3 ppm (miljoonasosaa), joka on suhteellisen harvinainen alkuaine maankuoressa. Alhaisesta pitoisuudestaan huolimatta holmiumia löytyy joistakin kivistä ja malmeista, kuten harvinaisia maametallia sisältävistä malmeista.
2. Läsnäolo mineraaleissa: Holmiumia esiintyy pääasiassa malmeissa oksidien muodossa, kuten holmiumoksidina (Ho2O3). Ho2O3 on aharvinaisten maametallien oksidimalmi, joka sisältää korkean pitoisuuden holmiumia.
3. Koostumus luonnossa: Holmium esiintyy yleensä rinnakkain muiden harvinaisten maametallien ja osan lantanidialkuaineista. Se voi esiintyä luonnossa oksidien, sulfaattien, karbonaattien jne. muodossa.
4. Jakelun maantieteellinen sijainti: Holmiumin levinneisyys on suhteellisen tasaista ympäri maailmaa, mutta sen tuotanto on hyvin rajallista. Joissakin maissa on tiettyjä holmiummalmivaroja, kuten Kiina, Australia, Brasilia jne. Holmium on suhteellisen harvinainen luonnossa ja esiintyy pääasiassa oksidien muodossa malmeissa. Vaikka pitoisuus on pieni, se esiintyy rinnakkain muiden harvinaisten maametallien kanssa ja löytyy tietyistä geologisista ympäristöistä. Holmiumin louhinta ja hyödyntäminen on harvinaisuuden ja leviämisrajoitusten vuoksi suhteellisen vaikeaa.
Holmiumelementin uuttaminen ja sulatus
Holmium on harvinainen maaelementti, ja sen louhinta- ja louhintaprosessi on samanlainen kuin muiden harvinaisten maametallien alkuaine. Seuraavassa on yksityiskohtainen johdatus holmium-elementin louhinta- ja louhintaprosessiin:
1. Holmiummalmin etsintä: Holmiumia löytyy harvinaisten maametallien malmeista, ja tavallisia holmiummalmeja ovat oksidimalmit ja karbonaattimalmit. Näitä malmeja voi esiintyä maanalaisissa tai avolouhoksissa sijaitsevissa mineraaliesiintymissä.
2. Malmin murskaus ja jauhaminen: Louhinnan jälkeen holmiummalmi on murskattava ja jauhettava pienemmiksi hiukkasiksi ja jalostettava edelleen.
3. Vaahdotus: Holmiummalmin erottaminen muista epäpuhtauksista vaahdotusmenetelmällä. Vaahdotusprosessissa laimennusainetta ja vaahtoainetta käytetään usein saattamaan holmiummalmi kellumaan nesteen pinnalle ja suorittamaan sitten fysikaalisen ja kemiallisen käsittelyn.
4. Hydratointi: Vaahdotuksen jälkeen holmiummalmi hydratoidaan sen muuttamiseksi holmiumsuoloiksi. Hydratointikäsittelyyn kuuluu yleensä malmin reagoiminen laimean happoliuoksen kanssa, jolloin muodostuu holmiumsuolaliuos.
5. Saostus ja suodatus: Reaktio-olosuhteita säätämällä holmiumhapposuolaliuoksessa oleva holmium saostetaan. Suodata sitten sakka puhtaan holmiumsakan erottamiseksi.
6. Kalsinointi: Holmium-sakkaille on suoritettava kalsinointikäsittely. Tämä prosessi käsittää holmiumsakan kuumentamisen korkeaan lämpötilaan sen muuttamiseksi holmiumoksidiksi.
7. Pelkistys: Holmiumoksidille suoritetaan pelkistyskäsittely, joka muuttuu metalliksi holmiumiksi. Yleensä pelkistäviä aineita (kuten vetyä) käytetään pelkistykseen korkeissa lämpötiloissa. 8. Puhdistus: Pelkistetty metalliholmium saattaa sisältää muita epäpuhtauksia, ja se on puhdistettava ja puhdistettava. Jalostusmenetelmiä ovat liuotinuutto, elektrolyysi ja kemiallinen pelkistys. Kun edellä mainitut vaiheet, erittäin puhdastaholmium metalliavoidaan saada. Näitä holmiummetalleja voidaan käyttää metalliseosten, magneettisten materiaalien, ydinenergiateollisuuden ja laserlaitteiden valmistukseen. On syytä huomata, että harvinaisten maametallien louhinta- ja louhintaprosessi on suhteellisen monimutkainen ja vaatii kehittynyttä teknologiaa ja laitteita tehokkaan ja edullisen tuotannon saavuttamiseksi.
Holmium-alkuaineen tunnistusmenetelmät
1. Atomiabsorptiospektrometria (AAS): Atomiabsorptiospektrometria on yleisesti käytetty kvantitatiivinen analyysimenetelmä, joka käyttää tiettyjen aallonpituuksien absorptiospektrejä näytteen holmiumin pitoisuuden määrittämiseen. Se sumuttaa testattavan näytteen liekissä ja mittaa sitten näytteessä olevan holmiumin absorptiointensiteetin spektrometrin kautta. Tämä menetelmä soveltuu korkeampien pitoisuuksien holmiumin havaitsemiseen.
2. Induktiivisesti kytketty plasman optinen emissiospektrometria (ICP-OES): Induktiivisesti kytketty plasman optinen emissiospektrometria on erittäin herkkä ja selektiivinen analyyttinen menetelmä, jota käytetään laajasti monielementtianalyysissä. Se sumuttaa näytteen ja muodostaa plasman mittaamaan holmiumin emission ominaisaallonpituutta ja intensiteettiä spektrometrissä.
3. Induktiivisesti kytketty plasmamassaspektrometria (ICP-MS): Induktiivisesti kytketty plasmamassaspektrometria on erittäin herkkä ja korkearesoluutioinen analyyttinen menetelmä, jota voidaan käyttää isotooppisuhteen määrittämiseen ja hivenaineanalyysiin. Se sumuttaa näytteen ja muodostaa plasman mittaamaan holmiumin massa-varaussuhdetta massaspektrometrissä.
4. Röntgenfluoresenssispektrometria (XRF): Röntgenfluoresenssispektrometria käyttää fluoresenssispektriä, jonka näyte tuottaa sen jälkeen, kun se on viritetty röntgensäteillä, elementtien sisällön analysointiin. Se voi nopeasti ja ainetta tuhoamatta määrittää näytteen holmiumpitoisuuden. Näitä menetelmiä käytetään laajalti laboratorioissa ja teollisuudessa holmiumin kvantitatiiviseen analyysiin ja laadunvalvontaan. Sopivan menetelmän valinta riippuu tekijöistä, kuten näytteen tyypistä, vaaditusta havainnointirajasta ja tunnistustarkkuudesta.
Holmiumin atomiabsorptiomenetelmän erityinen sovellus
Alkuainemittauksessa atomiabsorptiomenetelmällä on suuri tarkkuus ja herkkyys, ja se tarjoaa tehokkaan tavan tutkia alkuaineiden kemiallisia ominaisuuksia, yhdistekoostumusta ja pitoisuutta. Seuraavaksi mittaamme holmiumin pitoisuutta atomiabsorptiomenetelmällä. Tarkat vaiheet ovat seuraavat: Valmistele mitattava näyte. Valmistele mitattava näyte liuokseksi, joka on yleensä pilkottava sekahapolla myöhempää mittausta varten. Valitse sopiva atomiabsorptiospektrometri. Valitse sopiva atomiabsorptiospektrometri mitattavan näytteen ominaisuuksien ja mitattavan holmiumpitoisuuden alueen mukaan. Säädä atomiabsorptiospektrometrin parametreja. Säädä atomiabsorptiospektrometrin parametrit, mukaan lukien valonlähde, sumutin, ilmaisin jne. mitattavan elementin ja instrumenttimallin mukaan. Mittaa holmiumin absorbanssi. Aseta mitattava näyte sumuttimeen ja säteile tietyn aallonpituuden omaavaa valosäteilyä valonlähteen läpi. Mitattava holmiumelementti absorboi nämä valosäteilyt ja tuottaa energiatasomuutoksia. Mittaa holmiumin absorbanssi ilmaisimen läpi. Laske holmiumin pitoisuus. Absorbanssin ja standardikäyrän mukaan lasketaan holmiumin pitoisuus. Seuraavat ovat erityiset parametrit, joita instrumentti käyttää holmiumin mittaamiseen.
Holmium (Ho) -standardi: holmiumoksidi (analyyttinen laatu).
Menetelmä: Punnitaan tarkasti 1,1455 g Ho2O3:a, liuotetaan 20 ml:aan 5 mol:aan suolahappoa, laimennetaan 1 litraksi vedellä, Ho-pitoisuus tässä liuoksessa on 1000 μg/ml. Säilytä polyeteenipullossa valolta suojattuna.
Liekin tyyppi: typpioksiduuli-asetyleeni, rikas liekki
Analyysiparametrit: Aallonpituus (nm) 410,4 Spektrikaistanleveys (nm) 0,2
Suodatinkerroin 0,6 Suositeltu lampun virta (mA) 6
Negatiivinen korkea jännite (v) 384,5
Palopään korkeus (mm) 12
Integrointiaika (S) 3
Ilmanpaine ja virtaus (MP, ml/min) 0,25, 5000
Dityppioksidin paine ja virtaus (MP, ml/min) 0,22, 5000
Asetyleenin paine ja virtaus (MP, ml/min) 0,1, 4500
Lineaarinen korrelaatiokerroin 0,9980
Ominainen pitoisuus (μg/ml) 0,841
Laskentamenetelmä Jatkuva menetelmä Liuoksen happamuus 0,5 %
HCl-mittaustaulukko:
Kalibrointikäyrä:
Häiriö: Holmium on osittain ionisoitunut typpioksiduuli-asetyleeniliekissä. Kaliumnitraatin tai kaliumkloridin lisääminen lopulliseen kaliumpitoisuuteen 2000 μg/ml voi estää holmiumin ionisaatiota. Varsinaisessa työssä on tarpeen valita sopiva mittausmenetelmä kohteen erityistarpeiden mukaan. Näitä menetelmiä käytetään laajalti kadmiumin analysoinnissa ja havaitsemisessa laboratorioissa ja teollisuudessa.
Holmium on osoittanut suurta potentiaalia monilla aloilla ainutlaatuisilla ominaisuuksillaan ja laajalla käyttöalueellaan. Ymmärtämällä historian, löytöprosessin,holmiumin tärkeys ja käyttö, voimme paremmin ymmärtää tämän maagisen elementin tärkeyden ja arvon. Odotetaan, että holmium tuo tulevaisuudessa lisää yllätyksiä ja läpimurtoja ihmisyhteiskuntaan ja edistää entistä enemmän tieteellistä ja teknologista kehitystä ja kestävää kehitystä.
Lisätietoja tai tiedustelut Holmium tervetuloaota meihin yhteyttä
Mikä&puh:008613524231522
Email:sales@shxlchem.com
Postitusaika: 13.11.2024