Elemen Holmium dan Metode Deteksi Umum
Dalam tabel periodik unsur kimia terdapat unsur yang disebutholmium, yang merupakan logam langka. Unsur ini berbentuk padat pada suhu kamar dan memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi. Namun, ini bukanlah bagian yang paling menarik dari unsur holmium. Pesona sebenarnya terletak pada kenyataan bahwa ketika bersemangat, ia memancarkan cahaya hijau yang indah. Unsur holmium dalam keadaan tereksitasi ini seperti permata hijau yang berkedip-kedip, indah dan misterius. Manusia memiliki sejarah kognitif yang relatif singkat tentang unsur holmium. Pada tahun 1879, ahli kimia Swedia Per Theodor Klebe pertama kali menemukan unsur holmium dan menamakannya sesuai kampung halamannya. Saat mempelajari erbium yang tidak murni, dia secara mandiri menemukan holmium dengan cara menghilangkannyayttriumDanskandium. Ia menamai zat berwarna coklat Holmia (nama latin Stockholm) dan zat berwarna hijau Thulia. Ia kemudian berhasil memisahkan disprosium untuk memisahkan holmium murni. Dalam tabel periodik unsur kimia, holmium memiliki beberapa sifat dan kegunaan yang sangat unik. Holmium merupakan unsur tanah jarang yang memiliki daya magnet yang sangat kuat sehingga sering digunakan untuk membuat bahan magnet. Pada saat yang sama, holmium juga memiliki indeks bias yang tinggi, menjadikannya bahan yang ideal untuk pembuatan instrumen optik dan serat optik. Selain itu, holmium juga berperan penting dalam bidang kedokteran, energi, dan perlindungan lingkungan. Hari ini, mari kita bahas elemen ajaib ini dengan beragam aplikasi - holmium. Jelajahi misterinya dan rasakan kontribusinya yang besar terhadap masyarakat manusia.
Bidang penerapan elemen holmium
Holmium adalah unsur kimia dengan nomor atom 67 dan termasuk dalam deret lantanida. Berikut ini adalah pengenalan rinci beberapa bidang aplikasi elemen holmium:
1. magnet Holmium:Holmium memiliki sifat kemagnetan yang baik dan banyak digunakan sebagai bahan pembuatan magnet. Khususnya dalam penelitian superkonduktivitas suhu tinggi, magnet holmium sering digunakan sebagai bahan superkonduktor untuk memperkuat medan magnet superkonduktor.
2. Gelas Holmium:Holmium dapat memberikan sifat optik khusus pada kaca dan digunakan untuk membuat laser kaca holmium. Laser Holmium banyak digunakan dalam pengobatan dan industri, dan dapat digunakan untuk mengobati penyakit mata, memotong logam dan bahan lainnya, dll.
3. Industri energi nuklir:Isotop Holmium holmium-165 memiliki penampang penangkapan neutron yang tinggi dan digunakan untuk mengontrol fluks neutron dan distribusi daya reaktor nuklir.
4. Perangkat optik: Holmium juga memiliki beberapa aplikasi pada perangkat optik, seperti pandu gelombang optik, fotodetektor, modulator, dll. dalam komunikasi serat optik.
5. Bahan neon:Senyawa holmium dapat digunakan sebagai bahan fluoresen untuk pembuatan lampu fluoresen, layar tampilan fluoresen, dan indikator fluoresen.6. Paduan logam:Holmium dapat ditambahkan ke logam lain untuk membuat paduan guna meningkatkan stabilitas termal, ketahanan korosi, dan kinerja pengelasan logam. Hal ini sering digunakan untuk memproduksi mesin pesawat terbang, mesin mobil dan peralatan kimia. Holmium memiliki aplikasi penting dalam magnet, laser kaca, industri energi nuklir, perangkat optik, bahan fluoresen, dan paduan logam.
Sifat fisik unsur holmium
1. Struktur atom: Struktur atom holmium terdiri dari 67 elektron. Pada konfigurasi elektronnya terdapat 2 elektron pada lapisan pertama, 8 elektron pada lapisan kedua, 18 elektron pada lapisan ketiga, dan 29 elektron pada lapisan keempat. Oleh karena itu, terdapat 2 pasangan elektron bebas pada lapisan terluar.
2. Kepadatan dan kekerasan: Kepadatan holmium adalah 8,78 g/cm3, yang merupakan kepadatan yang relatif tinggi. Kekerasannya sekitar 5,4 Mohs.
3. Titik lebur dan titik didih: Titik leleh holmium sekitar 1474 derajat Celcius dan titik didih sekitar 2695 derajat Celcius.
4. Magnetisme: Holmium adalah logam dengan daya tarik yang baik. Ia menunjukkan sifat feromagnetik pada suhu rendah, tetapi secara bertahap kehilangan sifat magnetnya pada suhu tinggi. Sifat magnet holmium menjadikannya penting dalam aplikasi magnet dan penelitian superkonduktivitas suhu tinggi.
5. Karakteristik spektral: Holmium menunjukkan garis serapan dan emisi yang jelas pada spektrum tampak. Garis emisinya sebagian besar terletak pada rentang spektral hijau dan merah, sehingga senyawa holmium biasanya berwarna hijau atau merah.
6. Konduktivitas termal: Holmium memiliki konduktivitas termal yang relatif tinggi sekitar 16,2 W/m·Kelvin. Hal ini membuat holmium berharga dalam beberapa aplikasi yang memerlukan konduktivitas termal yang sangat baik. Holmium adalah logam dengan kepadatan tinggi, kekerasan dan magnetisme. Ia memainkan peran penting dalam magnet, superkonduktor suhu tinggi, spektroskopi dan konduktivitas termal.
Sifat kimia holmium
1. Reaktivitas: Holmium adalah logam yang relatif stabil yang bereaksi lambat dengan sebagian besar unsur non-logam dan asam. Ia tidak bereaksi dengan udara dan air pada suhu kamar, tetapi ketika dipanaskan hingga suhu tinggi, ia bereaksi dengan oksigen di udara membentuk holmium oksida.
2. Kelarutan: Holmium memiliki kelarutan yang baik dalam larutan asam dan dapat bereaksi dengan asam sulfat pekat, asam nitrat dan asam klorida untuk menghasilkan garam holmium yang sesuai.
3. Bilangan oksidasi: Bilangan oksidasi holmium biasanya +3. Ini dapat membentuk berbagai senyawa, seperti oksida (Ho2O3), klorida (HoCl3), sulfat (Ho2(SO4)3), dll. Selain itu, holmium juga dapat menghasilkan bilangan oksidasi seperti +2, +4, dan +5, tetapi bilangan oksidasi ini lebih jarang terjadi.
4. Kompleks: Holmium dapat membentuk berbagai kompleks, yang paling umum adalah kompleks yang berpusat pada ion holmium (III). Kompleks ini memainkan peran penting dalam analisis kimia, katalis, dan penelitian biokimia.
5. Reaktivitas: Holmium biasanya menunjukkan reaktivitas yang relatif ringan dalam reaksi kimia. Ia dapat berpartisipasi dalam berbagai jenis reaksi kimia seperti reaksi oksidasi-reduksi, reaksi koordinasi, dan reaksi kompleks. Holmium adalah logam yang relatif stabil, dan sifat kimianya terutama tercermin dalam reaktivitas yang relatif rendah, kelarutan yang baik, berbagai bilangan oksidasi, dan pembentukan berbagai kompleks. Karakteristik ini membuat holmium banyak digunakan dalam reaksi kimia, kimia koordinasi, dan penelitian biokimia.
Sifat biologis holmium
Sifat biologis holmium relatif sedikit dipelajari, dan informasi yang kita ketahui sejauh ini terbatas. Berikut ini adalah beberapa sifat holmium pada organisme:
1. Bioavailabilitas: Holmium relatif langka di alam, sehingga kandungannya dalam organisme sangat rendah. Holmium memiliki bioavailabilitas yang buruk, yaitu kemampuan organisme untuk mencerna dan menyerap holmium terbatas, yang menjadi salah satu alasan mengapa fungsi dan efek holmium dalam tubuh manusia belum sepenuhnya dipahami.
2. Fungsi fisiologis: Meskipun pengetahuan tentang fungsi fisiologis holmium terbatas, penelitian menunjukkan bahwa holmium mungkin terlibat dalam beberapa proses biokimia penting dalam tubuh manusia. Studi ilmiah telah menunjukkan bahwa holmium mungkin berhubungan dengan kesehatan tulang dan otot, namun mekanisme spesifiknya masih belum jelas.
3. Toksisitas: Karena bioavailabilitasnya yang rendah, holmium memiliki toksisitas yang relatif rendah terhadap tubuh manusia. Dalam penelitian pada hewan di laboratorium, paparan senyawa holmium konsentrasi tinggi dapat menyebabkan beberapa kerusakan pada hati dan ginjal, namun penelitian saat ini mengenai toksisitas akut dan kronis holmium relatif terbatas. Sifat biologis holmium pada organisme hidup belum sepenuhnya dipahami. Penelitian saat ini berfokus pada kemungkinan fungsi fisiologis dan efek toksik pada organisme hidup. Dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang berkelanjutan, penelitian tentang sifat biologis holmium akan terus diperdalam.
Distribusi alami holmium
Sebaran holmium di alam sangat jarang dan merupakan salah satu unsur dengan kandungan sangat rendah di kerak bumi. Berikut sebaran holmium di alam:
1. Sebaran di kerak bumi: Kandungan holmium di kerak bumi sekitar 1,3ppm (parts per Million), yang merupakan unsur yang relatif langka di kerak bumi. Meski kandungannya rendah, holmium dapat ditemukan di beberapa batuan dan bijih, seperti bijih yang mengandung unsur tanah jarang.
2. Kehadiran dalam mineral: Holmium terutama terdapat dalam bijih dalam bentuk oksida, seperti holmium oksida (Ho2O3). Ho2O3 adalah aoksida tanah jarangbijih yang mengandung holmium konsentrasi tinggi.
3. Komposisi di alam: Holmium biasanya hidup berdampingan dengan unsur tanah jarang lainnya dan sebagian dari unsur lantanida. Itu bisa ada di alam dalam bentuk oksida, sulfat, karbonat, dll.
4. Lokasi geografis distribusi: Distribusi holmium relatif seragam di seluruh dunia, namun produksinya sangat terbatas. Beberapa negara memiliki sumber daya bijih holmium tertentu, seperti Cina, Australia, Brasil, dll. Holmium relatif jarang di alam dan sebagian besar terdapat dalam bentuk oksida dalam bijih. Meskipun kandungannya rendah, ia hidup berdampingan dengan unsur tanah jarang lainnya dan dapat ditemukan di beberapa lingkungan geologi tertentu. Karena kelangkaan dan keterbatasan distribusi, penambangan dan pemanfaatan holmium relatif sulit.
Ekstraksi dan Peleburan Unsur Holmium
Holmium adalah unsur tanah jarang, dan proses penambangan serta ekstraksinya mirip dengan unsur tanah jarang lainnya. Berikut ini adalah pengenalan rinci tentang proses penambangan dan ekstraksi unsur holmium:
1. Mencari bijih holmium: Holmium dapat ditemukan dalam bijih tanah jarang, dan bijih holmium yang umum termasuk bijih oksida dan bijih karbonat. Bijih-bijih ini mungkin ada di deposit mineral bawah tanah atau tambang terbuka.
2. Penghancuran dan Penggilingan Bijih: Setelah penambangan, bijih holmium perlu dihancurkan dan digiling menjadi partikel yang lebih kecil dan selanjutnya dimurnikan.
3. Flotasi : Pemisahan bijih holmium dari pengotor lainnya dengan metode flotasi. Dalam proses flotasi, pengencer dan bahan busa sering digunakan untuk membuat bijih holmium mengapung di permukaan cairan, kemudian dilakukan perlakuan fisik dan kimia.
4. Hidrasi: Setelah flotasi, bijih holmium akan menjalani perlakuan hidrasi untuk mengubahnya menjadi garam holmium. Perawatan hidrasi biasanya melibatkan mereaksikan bijih dengan larutan asam encer untuk membentuk larutan garam asam holmium.
5. Pengendapan dan filtrasi: Dengan menyesuaikan kondisi reaksi, holmium dalam larutan garam asam holmium diendapkan. Kemudian saring endapan tersebut untuk memisahkan endapan holmium murni.
6. Kalsinasi: Endapan Holmium perlu menjalani perawatan kalsinasi. Proses ini melibatkan pemanasan endapan holmium ke suhu tinggi untuk mengubahnya menjadi holmium oksida.
7. Reduksi: Holmium oksida mengalami perlakuan reduksi untuk berubah menjadi holmium logam. Biasanya, zat pereduksi (seperti hidrogen) digunakan untuk reduksi pada kondisi suhu tinggi. 8. Pemurnian: Holmium logam tereduksi mungkin mengandung kotoran lain dan perlu dimurnikan dan dimurnikan. Metode pemurnian meliputi ekstraksi pelarut, elektrolisis, dan reduksi kimia. Setelah langkah-langkah di atas, kemurnian tinggilogam holmiumdapat diperoleh. Logam holmium ini dapat digunakan untuk pembuatan paduan, bahan magnetik, industri energi nuklir, dan perangkat laser. Perlu dicatat bahwa proses penambangan dan ekstraksi unsur tanah jarang relatif kompleks dan memerlukan teknologi dan peralatan canggih untuk mencapai produksi yang efisien dan berbiaya rendah.
Metode deteksi unsur holmium
1. Spektrometri serapan atom (AAS): Spektrometri serapan atom adalah metode analisis kuantitatif yang umum digunakan yang menggunakan spektrum serapan dengan panjang gelombang tertentu untuk menentukan konsentrasi holmium dalam sampel. Ini mengatomisasi sampel yang akan diuji dalam nyala api, dan kemudian mengukur intensitas penyerapan holmium dalam sampel melalui spektrometer. Metode ini cocok untuk mendeteksi holmium pada konsentrasi yang lebih tinggi.
2. Spektrometri emisi optik plasma berpasangan induktif (ICP-OES): Spektrometri emisi optik plasma berpasangan induktif adalah metode analisis yang sangat sensitif dan selektif yang banyak digunakan dalam analisis multi-elemen. Ini mengatomisasi sampel dan membentuk plasma untuk mengukur panjang gelombang spesifik dan intensitas emisi holmium dalam spektrometer.
3. Spektrometri massa plasma berpasangan induktif (ICP-MS): Spektrometri massa plasma berpasangan induktif adalah metode analisis yang sangat sensitif dan resolusi tinggi yang dapat digunakan untuk penentuan rasio isotop dan analisis elemen jejak. Ini mengatomisasi sampel dan membentuk plasma untuk mengukur rasio massa terhadap muatan holmium dalam spektrometer massa.
4. Spektrometri fluoresensi sinar-X (XRF): Spektrometri fluoresensi sinar-X menggunakan spektrum fluoresensi yang dihasilkan oleh sampel setelah dieksitasi oleh sinar-X untuk menganalisis kandungan unsur. Ini dapat dengan cepat dan non-destruktif menentukan kandungan holmium dalam sampel. Metode ini banyak digunakan di laboratorium dan bidang industri untuk analisis kuantitatif dan pengendalian kualitas holmium. Pemilihan metode yang tepat bergantung pada faktor-faktor seperti jenis sampel, batas deteksi yang diperlukan, dan akurasi deteksi.
Penerapan khusus metode serapan atom holmium
Dalam pengukuran unsur, metode serapan atom memiliki akurasi dan sensitivitas yang tinggi, serta memberikan cara yang efektif untuk mempelajari sifat kimia, komposisi senyawa, dan kandungan unsur. Selanjutnya, kami menggunakan metode serapan atom untuk mengukur kandungan holmium. Langkah-langkah spesifiknya adalah sebagai berikut: Siapkan sampel yang akan diukur. Siapkan sampel yang akan diukur ke dalam larutan, yang umumnya perlu dicerna dengan campuran asam untuk pengukuran selanjutnya. Pilih spektrometer serapan atom yang sesuai. Sesuai dengan sifat sampel yang akan diukur dan kisaran kandungan holmium yang akan diukur, pilih spektrometer serapan atom yang sesuai. Sesuaikan parameter spektrometer serapan atom. Sesuai dengan unsur yang akan diukur dan model instrumen, sesuaikan parameter spektrometer serapan atom, termasuk sumber cahaya, alat penyemprot, detektor, dll. Ukur serapan holmium. Tempatkan sampel yang akan diukur dalam alat penyemprot, dan pancarkan radiasi cahaya dengan panjang gelombang tertentu melalui sumber cahaya. Unsur holmium yang akan diukur akan menyerap radiasi cahaya tersebut dan menghasilkan transisi tingkat energi. Ukur serapan holmium melalui detektor. Hitung kandungan holmium. Berdasarkan kurva serapan dan standar, kandungan holmium dihitung. Berikut ini adalah parameter spesifik yang digunakan oleh instrumen untuk mengukur holmium.
Standar Holmium (Ho): holmium oksida (tingkat analitis).
Cara membuat: Timbang akurat 1,1455g Ho2O3, larutkan dalam 20mL asam klorida 5Mole, encerkan hingga 1L dengan air, konsentrasi Ho dalam larutan ini adalah 1000μg/mL. Simpan dalam botol polietilen jauh dari cahaya.
Jenis api: dinitrogen oksida-asetilen, nyala api kaya
Parameter analisis: Panjang gelombang (nm) 410,4 Bandwidth spektral (nm) 0,2
Koefisien filter 0,6 Arus lampu yang disarankan (mA) 6
Tegangan tinggi negatif (v) 384,5
Ketinggian kepala pembakaran (mm) 12
Waktu integrasi (S) 3
Tekanan dan aliran udara (MP, mL/mnt) 0,25, 5000
Tekanan dan aliran nitrogen oksida (MP, mL/mnt) 0,22, 5000
Tekanan dan aliran asetilena (MP, mL/mnt) 0,1, 4500
Koefisien korelasi linier 0,9980
Konsentrasi karakteristik (μg/mL) 0,841
Metode perhitungan Metode kontinyu Keasaman larutan 0,5%
Tabel pengukuran HCl:
Kurva kalibrasi:
Interferensi: Holmium terionisasi sebagian dalam nyala nitro oksida-asetilen. Menambahkan kalium nitrat atau kalium klorida ke konsentrasi akhir kalium 2000μg/mL dapat menghambat ionisasi holmium. Dalam pekerjaan sebenarnya, penting untuk memilih metode pengukuran yang sesuai dengan kebutuhan spesifik lokasi. Metode ini banyak digunakan dalam analisis dan deteksi kadmium di laboratorium dan industri.
Holmium telah menunjukkan potensi besar di banyak bidang dengan sifat unik dan kegunaannya yang luas. Dengan memahami sejarah, proses penemuan,pentingnya dan penerapan holmium, kita dapat lebih memahami pentingnya dan nilai elemen ajaib ini. Mari kita menantikan holmium menghadirkan lebih banyak kejutan dan terobosan bagi masyarakat manusia di masa depan dan memberikan kontribusi yang lebih besar untuk mendorong kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi serta pembangunan berkelanjutan.
Untuk informasi lebih lanjut atau pertanyaan Holmium, selamat datang diHubungi kami
Apa&telp: 008613524231522
Email:sales@shxlchem.com
Waktu posting: 13 November 2024