Holmium frumefni og algengar greiningaraðferðir
Í lotukerfinu yfir frumefni er frumefni sem kallasthólmi, sem er sjaldgæfur málmur. Þetta frumefni er fast við stofuhita og hefur hátt bræðslumark og suðumark. Hins vegar er þetta ekki mest aðlaðandi hluti holmium frumefnisins. Hinn raunverulegi sjarmi hennar liggur í því að þegar hann er spenntur gefur hann frá sér fallegt grænt ljós. Hólmium frumefnið í þessu spennta ástandi er eins og blikkandi grænn gimsteinn, fallegur og dularfullur. Menn hafa tiltölulega stutta vitsmunalega sögu um hólmíum frumefni. Árið 1879 uppgötvaði sænski efnafræðingurinn Per Theodor Klebe fyrst hólmíum frumefnið og nefndi það eftir heimabæ sínum. Meðan hann rannsakaði óhreint erbium uppgötvaði hann sjálfstætt hólmíum með því að fjarlægja þaðyttríumoghneyksli. Hann nefndi brúna efnið Holmia (latneska heitið á Stokkhólmi) og græna efnið Thulia. Síðan tókst honum að aðskilja dysprosíum til að aðskilja hreint hólmíum. Í lotukerfinu yfir frumefni, hefur hólmi mjög einstaka eiginleika og notkun. Hólmíum er sjaldgæft jörð frumefni með mjög sterka segulmagn, svo það er oft notað til að búa til segulmagnaðir efni. Á sama tíma hefur holmium einnig háan brotstuðul, sem gerir það tilvalið efni til að búa til sjóntæki og ljósleiðara. Að auki gegnir hólmi einnig mikilvægu hlutverki á sviði læknisfræði, orku og umhverfisverndar. Í dag skulum við ganga inn í þennan töfrandi þátt með fjölbreytt úrval af forritum - holmium. Kannaðu leyndardóma þess og finndu frábært framlag þess til mannlegs samfélags.
Notkunarsvið holmium frumefnis
Hólmíum er efnafræðilegt frumefni með atómnúmerið 67 og tilheyrir lanthaníð röðinni. Eftirfarandi er ítarleg kynning á sumum notkunarsviðum holmium frumefnis:
1. Hólmium segull:Holmium hefur góða segulmagnaðir eiginleikar og er mikið notað sem efni til segulframleiðslu. Sérstaklega í háhita ofurleiðnirannsóknum eru hólmium seglar oft notaðir sem efni í ofurleiðara til að auka segulsvið ofurleiðara.
2. Hólmium gler:Holmium getur gefið gleri sérstaka sjónræna eiginleika og er notað til að búa til hólmium gler lasera. Holmium leysir eru mikið notaðir í læknisfræði og iðnaði og er hægt að nota til að meðhöndla augnsjúkdóma, skera málma og önnur efni o.fl.
3. Kjarnorkuiðnaður:Samsætan holmium-165 er með háan nifteindafangaþversnið og er notuð til að stjórna nifteindaflæði og afldreifingu kjarnaofna.
4. Optísk tæki: Holmium hefur einnig nokkur forrit í ljóstækjum, svo sem ljósbylgjuleiðurum, ljósnema, mótara osfrv. í ljósleiðarasamskiptum.
5. Flúrljómandi efni:Hólmíumsambönd geta verið notuð sem flúrljómandi efni til að framleiða flúrperur, flúrljósaskjái og flúrljós.6. Málmblöndur:Hólmium er hægt að bæta við aðra málma til að búa til málmblöndur til að bæta hitastöðugleika, tæringarþol og suðuafköst málma. Það er oft notað til að framleiða flugvélahreyfla, bifreiðahreyfla og efnabúnað. Holmium hefur mikilvæga notkun í seglum, glerleysistækjum, kjarnorkuiðnaði, ljóstækjum, flúrljómandi efni og málmblöndur.
Eðliseiginleikar hólmium frumefnis
1. Atómbygging: Atómbygging hólmiums er samsett úr 67 rafeindum. Í rafrænni uppsetningu þess eru 2 rafeindir í fyrsta lagi, 8 rafeindir í öðru lagi, 18 rafeindir í þriðja lagi og 29 rafeindir í fjórða lagi. Þess vegna eru 2 ein rafeindapör í ysta laginu.
2. Þéttleiki og hörku: Þéttleiki hólmiums er 8,78 g/cm3, sem er tiltölulega hár þéttleiki. hörku þess er um 5,4 Mohs hörku.
3. Bræðslumark og suðumark: Bræðslumark hólmiums er um 1474 gráður á Celsíus og suðumark er um 2695 gráður á Celsíus.
4. Segulmagn: Hólmíum er málmur með góða segulmagn. Það sýnir ferromagnetism við lágt hitastig, en tapar smám saman segulmagni við háan hita. Segulmagn hólmiums gerir það mikilvægt í segulnotkun og í rannsóknum á ofurleiðni við háhita.
5. Litrófseiginleikar: Holmium sýnir augljósar frásogs- og losunarlínur í sýnilegu litrófinu. Losunarlínur þess eru aðallega staðsettar á grænu og rauðu litrófssviðinu, sem leiðir til þess að hólmiumsambönd hafa venjulega græna eða rauða liti.
6. Varmaleiðni: Hólmíum hefur tiltölulega mikla hitaleiðni sem er um 16,2 W/m·Kelvin. Þetta gerir hólmi dýrmætt í sumum forritum sem krefjast framúrskarandi hitaleiðni. Holmium er málmur með mikla þéttleika, hörku og segulmagn. Það gegnir mikilvægu hlutverki í seglum, háhita ofurleiðurum, litrófsgreiningu og hitaleiðni.
Efnafræðilegir eiginleikar hólmiums
1. Hvarfgirni: Hólmíum er tiltölulega stöðugur málmur sem hvarfast hægt við flest málmlaus frumefni og sýrur. Það hvarfast ekki við loft og vatn við stofuhita, en þegar það er hitað upp í háan hita bregst það við súrefni í loftinu og myndar hólmíumoxíð.
2. Leysni: Hólmíum hefur góða leysni í súrum lausnum og getur hvarfast við óblandaða brennisteinssýru, saltpéturssýru og saltsýru til að framleiða samsvarandi hólmiumsölt.
3. Oxunarástand: Oxunarástand hólmiums er venjulega +3. Það getur myndað margs konar efnasambönd, svo sem oxíð (Ho2O3), klóríð (HoCl3), súlföt (Ho2(SO4)3), o.s.frv. Að auki getur hólmíum einnig sýnt oxunarástand eins og +2, +4 og +5, en þessi oxunarástand eru sjaldgæfari.
4. Fléttur: Hólmíum getur myndað margs konar fléttur, þær algengustu eru fléttur með miðju á hólmium (III) jónum. Þessar fléttur gegna mikilvægu hlutverki í efnagreiningu, hvata og lífefnafræðilegum rannsóknum.
5. Hvarfgirni: Holmium sýnir venjulega tiltölulega væga hvarfgirni í efnahvörfum. Það getur tekið þátt í margs konar efnahvörfum eins og oxunar-afoxunarhvörfum, samhæfingarhvörfum og flóknum viðbrögðum. Hólmíum er tiltölulega stöðugur málmur og efnafræðilegir eiginleikar hans endurspeglast aðallega í tiltölulega lágu hvarfgirni, góðu leysni, ýmsum oxunarástandi og myndun ýmissa fléttna. Þessir eiginleikar gera hólmi mikið notað í efnahvörfum, samhæfingarefnafræði og lífefnafræðilegum rannsóknum.
Líffræðilegir eiginleikar hólmiums
Líffræðilegir eiginleikar hólmiums hafa verið tiltölulega lítið rannsakaðir og upplýsingarnar sem við þekkjum hingað til eru takmarkaðar. Eftirfarandi eru nokkrir eiginleikar hólmiums í lífverum:
1. Aðgengi: Hólmíum er tiltölulega sjaldgæft í náttúrunni, þannig að innihald þess í lífverum er mjög lítið. Hólmíum hefur lélegt aðgengi, það er að segja að geta lífverunnar til að innbyrða og gleypa hólmíum er takmörkuð, sem er ein af ástæðunum fyrir því að virkni og áhrif hólmiums í mannslíkamanum eru ekki að fullu gerð skil.
2. Lífeðlisfræðileg virkni: Þótt takmörkuð þekking sé á lífeðlisfræðilegum virkni hólmiums, hafa rannsóknir sýnt að hólmium gæti tekið þátt í nokkrum mikilvægum lífefnafræðilegum ferlum í mannslíkamanum. Vísindalegar rannsóknir hafa sýnt að hólmíum gæti tengst bein- og vöðvaheilbrigði, en tiltekinn aðferð er enn óljós.
3. Eiturhrif: Vegna lítillar aðgengis hefur hólmíum tiltölulega litla eituráhrif á mannslíkamann. Í tilraunadýrarannsóknum getur útsetning fyrir háum styrk hólmiumsambanda valdið nokkrum skaða á lifur og nýrum, en núverandi rannsóknir á bráðum og langvinnum eiturverkunum hólmiums eru tiltölulega takmarkaðar. Líffræðilegir eiginleikar hólmíums í lífverum eru ekki enn að fullu skildir. Núverandi rannsóknir beinast að hugsanlegri lífeðlisfræðilegri starfsemi þess og eituráhrifum á lífverur. Með stöðugum framförum vísinda og tækni munu rannsóknir á líffræðilegum eiginleikum hólmíums halda áfram að dýpka.
Náttúruleg dreifing hólmiums
Útbreiðsla hólmíums í náttúrunni er mjög sjaldgæf og er það eitt af frumefnum með afar lágt innihald í jarðskorpunni. Eftirfarandi er dreifing hólmiums í náttúrunni:
1. Dreifing í jarðskorpunni: Innihald hólmíums í jarðskorpunni er um 1,3 ppm (milljónarhlutir), sem er tiltölulega sjaldgæft frumefni í jarðskorpunni. Þrátt fyrir lágt innihald er hólmi að finna í sumum steinum og málmgrýti, svo sem málmgrýti sem inniheldur sjaldgæf jarðefni.
2. Tilvist í steinefnum: Hólmíum er aðallega til í málmgrýti í formi oxíða, eins og hólmiumoxíð (Ho2O3). Ho2O3 er asjaldgæft jarðefnaoxíðmálmgrýti sem inniheldur háan styrk af hólmium.
3. Samsetning í náttúrunni: Hólmíum er venjulega samhliða öðrum sjaldgæfum jarðefnum og hluta af lanthaníðþáttunum. Það getur verið til í náttúrunni í formi oxíða, súlfata, karbónata osfrv.
4. Landfræðileg staðsetning dreifingar: Dreifing hólmiums er tiltölulega jöfn um allan heim en framleiðsla þess er mjög takmörkuð. Sum lönd búa yfir ákveðnum hólmi auðlindum eins og Kína, Ástralíu, Brasilíu o.s.frv. Hólmíum er tiltölulega sjaldgæft í náttúrunni og er aðallega til í formi oxíða í málmgrýti. Þrátt fyrir að innihaldið sé lágt er það samhliða öðrum sjaldgæfum jarðarþáttum og er að finna í sumum tilteknu jarðfræðilegu umhverfi. Vegna sjaldgæfni þess og takmarkana á dreifingu er vinnsla og nýting á hólmi tiltölulega erfið.
Útdráttur og bræðsla á Holmium frumefni
Hólmíum er sjaldgæft jarðefni og námu- og vinnsluferli þess er svipað og önnur sjaldgæf jarðefni. Eftirfarandi er ítarleg kynning á námu- og vinnsluferli hólmium frumefnis:
1. Leita að hólmium málmgrýti: Hólmium er að finna í sjaldgæfum jörðu málmgrýti, og algeng hólmi málmgrýti eru oxíð málmgrýti og karbónat málmgrýti. Þessi málmgrýti geta verið til í jarðefnaútfellum neðanjarðar eða í opnum holum.
2. Mylja og mala málmgrýti: Eftir námuvinnslu þarf að mylja holmium málmgrýti og mala í smærri agnir og hreinsa frekar.
3. Flot: Aðskilnaður holmium málmgrýti frá öðrum óhreinindum með flotaðferð. Í flotferlinu eru þynningarefni og froðuefni oft notað til að láta holmium málmgrýti fljóta á vökvayfirborðinu og framkvæma síðan líkamlega og efnafræðilega meðferð.
4. Vökvun: Eftir flot mun hólmium málmgrýti gangast undir vökvameðferð til að breyta því í hólmiumsölt. Vökvameðferð felur venjulega í sér að málmgrýti er brugðist við þynntri sýrulausn til að mynda hólmíumsýrusaltlausn.
5. Úrkoma og síun: Með því að stilla hvarfskilyrðin er hólmíum í hólmiumsýrusaltlausninni fellt út. Síðan er botnfallið síað til að aðskilja hreina hólmíumbotnfallið.
6. Brennsla: Hólmiumútfellingar þurfa að gangast undir brennslumeðferð. Þetta ferli felur í sér að hita hólmíumbotnfallið upp í háan hita til að umbreyta því í hólmoxíð.
7. Lækkun: Hólmíumoxíð fer í afoxunarmeðhöndlun til að breytast í málmhólmíum. Venjulega eru afoxunarefni (eins og vetni) notuð til afoxunar við háan hita. 8. Hreinsun: Hólmíum úr málmi getur innihaldið önnur óhreinindi og þarf að hreinsa og hreinsa. Hreinsunaraðferðir fela í sér útdrátt leysis, rafgreiningu og efnaminnkun. Eftir ofangreind skref, hár-hreinleikihólmi málmurhægt að fá. Þessa hólmíummálma er hægt að nota til framleiðslu á málmblöndur, segulmagnaðir efni, kjarnorkuiðnað og leysibúnað. Það er athyglisvert að námu- og vinnsluferli sjaldgæfra jarðefnaþátta er tiltölulega flókið og krefst háþróaðrar tækni og búnaðar til að ná fram skilvirkri og ódýrri framleiðslu.
Greiningaraðferðir á hólmium frumefni
1. Atómgleypnigreining (AAS): Atómgleypnigreining er almennt notuð megindleg greiningaraðferð sem notar frásogsróf tiltekinna bylgjulengda til að ákvarða styrk hólmiums í sýni. Það úðar sýninu sem á að prófa í loga og mælir síðan frásogsstyrk hólmiums í sýninu í gegnum litrófsmæli. Þessi aðferð er hentug til að greina hólmium í hærri styrk.
2. Inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES): Inductively coupled plasma optical emission spectrometry er mjög næm og sértæk greiningaraðferð sem er mikið notuð í fjölþáttagreiningu. Það atomizes sýnið og myndar plasma til að mæla tiltekna bylgjulengd og styrk hólmiumlosunar í litrófsmæli.
3. Inductively coupled plasma mass spectrometrie (ICP-MS): Inductively coupled plasma mass spectrometrie er mjög næm og háupplausn greiningaraðferð sem hægt er að nota til að ákvarða samsætuhlutfall og snefilefnagreiningu. Það atomizes sýnið og myndar plasma til að mæla massa-til-hleðslu hlutfall holmium í massa litrófsmæli.
4. Röntgenflúrljómun (XRF): Röntgenflúrljómun notar flúrljómunarrófið sem sýnið framleiðir eftir að hafa verið örvað með röntgengeislum til að greina innihald frumefna. Það getur fljótt og ekki eyðileggjandi ákvarðað hólmiuminnihaldið í sýninu. Þessar aðferðir eru mikið notaðar á rannsóknarstofum og iðnaðarsviðum til magngreiningar og gæðaeftirlits á hólmium. Val á viðeigandi aðferð fer eftir þáttum eins og gerð sýnis, nauðsynlegum greiningarmörkum og greiningarnákvæmni.
Sérstök beiting á hólmium atóm frásogsaðferð
Í frumefnamælingu hefur lotuuppsogsaðferð mikla nákvæmni og næmni og veitir árangursríka leið til að rannsaka efnafræðilega eiginleika, samsetningu efnasambanda og innihald frumefna. Næst notum við lotuupptökuaðferð til að mæla innihald hólmiums. Sérstök skref eru sem hér segir: Undirbúið sýnið sem á að mæla. Undirbúið sýnið sem á að mæla í lausn, sem almennt þarf að melta með blönduðri sýru til síðari mælinga. Veldu viðeigandi atómgleypnimæli. Í samræmi við eiginleika sýnisins sem á að mæla og svið hólmiuminnihalds sem á að mæla skal velja viðeigandi atómgleypnimæli. Stilltu færibreytur atómgleypsrófsmælisins. Í samræmi við frumefnið sem á að mæla og tækjalíkanið, stilltu færibreytur atómgleypsrófsmælisins, þar á meðal ljósgjafa, úðabúnað, skynjara osfrv. Mældu gleypni hólmiums. Settu sýnið sem á að mæla í úðabúnaðinum og gefur frá sér ljósgeislun með ákveðinni bylgjulengd í gegnum ljósgjafann. Hólmium frumefnið sem á að mæla mun gleypa þessa ljósgeislun og framleiða orkustigsbreytingar. Mældu gleypni hólmiums í gegnum skynjarann. Reiknaðu innihald hólmiums. Samkvæmt gleypni og staðalferli er innihald hólmiums reiknað út. Eftirfarandi eru sérstakar breytur sem tækið notar til að mæla hólmíum.
Hólmíum (Ho) staðall: Hólímoxíð (greiningarstig).
Aðferð: Vigtið 1,1455 g Ho2O3 nákvæmlega, leyst upp í 20mL 5Mól saltsýru, þynnt í 1L með vatni, styrkur Ho í þessari lausn er 1000μg/mL. Geymið í pólýetýlenflösku fjarri ljósi.
Logagerð: nituroxíð-asetýlen, ríkur logi
Greiningarfæribreytur: Bylgjulengd (nm) 410,4 Litrófsbandbreidd (nm) 0,2
Síustuðull 0,6 Ráðlagður lampastraumur (mA) 6
Neikvæð háspenna (v) 384,5
Hæð brennsluhauss (mm) 12
Samþættingartími (S) 3
Loftþrýstingur og flæði (MP, ml/mín.) 0,25, 5000
Tvínituroxíðþrýstingur og flæði (MP, ml/mín.) 0,22, 5000
Asetýlenþrýstingur og flæði (MP, ml/mín.) 0,1, 4500
Línulegur fylgnistuðull 0,9980
Einkennandi styrkur (μg/mL) 0,841
Reikniaðferð Stöðug aðferð Sýrustig lausnar 0,5%
HCl mæld tafla:
Kvörðunarferill:
Truflun: Hólmíum er jónað að hluta í nituroxíð-asetýlenloganum. Að bæta við kalíumnítrati eða kalíumklóríði í lokastyrk kalíums upp á 2000μg/mL getur hindrað jónun hólmíums. Í raunverulegri vinnu er nauðsynlegt að velja viðeigandi mæliaðferð í samræmi við sérstakar þarfir staðarins. Þessar aðferðir eru mikið notaðar við greiningu og greiningu á kadmíum í rannsóknarstofum og iðnaði.
Holmium hefur sýnt mikla möguleika á mörgum sviðum með einstökum eiginleikum og fjölbreyttri notkun. Með því að skilja söguna, uppgötvunarferlið,mikilvægi og notkun holmium, getum við skilið betur mikilvægi og gildi þessa töfrandi þáttar. Við skulum hlakka til að holmium muni koma fleiri á óvart og byltingum í mannlegt samfélag í framtíðinni og leggja meira af mörkum til að efla vísinda- og tækniframfarir og sjálfbæra þróun.
Fyrir frekari upplýsingar eða fyrirspurn Holmium velkomið aðhafðu samband við okkur
Whats&sími: 008613524231522
Email:sales@shxlchem.com
Birtingartími: 13. nóvember 2024