אלמנט הולמיום ושיטות בדיקה נפוצות

אלמנט הולמיום ושיטות גילוי נפוצות
בטבלה התקופתית של אלמנטים כימיים, ישנו אלמנט שנקראהולמיוםשהיא מתכת נדירה. אלמנט זה מוצק בטמפרטורת החדר ובעל נקודת התכה גבוהה ונקודת רתיחה. עם זאת, זה לא החלק האטרקטיבי ביותר באלמנט הולמיום. הקסם האמיתי שלו טמון בעובדה שכאשר הוא מתרגש, הוא פולט אור ירוק ויפה. אלמנט ההולמיום במצב נרגש זה הוא כמו פנינה ירוקה מהבהבת, יפה ומסתורי. לבני אדם יש היסטוריה קוגניטיבית קצרה יחסית של אלמנט הולמיום. בשנת 1879, כימאי שוודי לכל תיאודור קלבה גילה לראשונה את אלמנט ההולמיום וקרא לו על שם עיר הולדתו. תוך כדי לימוד ארביום טמא, הוא גילה באופן עצמאי את הולמיום בכך שהסירyttriumוכןסקנדיוםו הוא קרא לחומר החום הולמיה (השם הלטיני לשטוקהולם) ואת החומר הירוק תוליה. לאחר מכן הוא הפריד בהצלחה עם דיספרוזיון כדי להפריד בין הולמיום טהור. בטבלה התקופתית של היסודות הכימיים, הולמיום יש כמה תכונות ושימושים ייחודיים מאוד. הולמיום הוא אלמנט אדמה נדיר עם מגנטיות חזקה מאוד, ולכן הוא משמש לעתים קרובות לייצור חומרים מגנטיים. יחד עם זאת, בהולמיום יש גם מדד שבירה גבוה, מה שהופך אותו לחומר אידיאלי לייצור מכשירים אופטיים וסיבים אופטיים. בנוסף, הולמיום ממלאת גם תפקיד חשוב בתחומי הרפואה, האנרגיה והגנת הסביבה. כיום, בואו נכנס אל האלמנט הקסום הזה עם מגוון רחב של יישומים - הולמיום. חקור את תעלומותיה וחש את תרומתה הגדולה לחברה האנושית.

שדות יישומים של אלמנט הולמיום

הולמיום הוא אלמנט כימי עם מספר אטומי של 67 ושייך לסדרת Lanthanide. להלן מבוא מפורט לכמה שדות יישומים של אלמנט הולמיום:
1. מגנט הולמיום:להולמיום יש תכונות מגנטיות טובות ומשמשות בשימוש נרחב כחומר לייצור מגנטים. במיוחד במחקר מוליכות-על בטמפרטורה גבוהה, מגנטים הולמיום משמשים לרוב כחומרים למוליכי-על כדי לשפר את השדה המגנטי של מוליכי-על.
2. זכוכית הולמיום:הולמיום יכול להעניק זכוכית תכונות אופטיות מיוחדות ומשמשת לייצור לייזרי זכוכית הולמיום. לייזרי הולמיום נמצאים בשימוש נרחב ברפואה ובתעשייה, וניתן להשתמש בהם לטיפול במחלות עיניים, מתכות חתוכות וחומרים אחרים וכו '.
3. תעשיית האנרגיה הגרעינית:האיזוטופ של הולמיום הולמיום -165 הוא בעל חתך לכידת נויטרונים גבוה ומשמש לבקרת שטף הנויטרונים וחלוקת הכוח של הכורים הגרעיניים.
4. מכשירים אופטיים: בהולמיום יש גם יישומים מסוימים במכשירים אופטיים, כגון מדריכי גל אופטיים, גלאי פוטו, מודולטורים וכו 'בתקשורת סיבים אופטיים.
5. חומרים פלורסנטיים:תרכובות הולמיום יכולות לשמש כחומרים פלורסנטיים לייצור מנורות פלורסנט, מסכי תצוגה פלורסנטית ומחווני פלורסנט.6. סגסוגות מתכת:ניתן להוסיף הולמיום למתכות אחרות לייצור סגסוגות לשיפור היציבות התרמית, עמידות בפני קורוזיה וביצועי הריתוך של מתכות. לעתים קרובות הוא משמש לייצור מנועי מטוסים, מנועי רכב וציוד כימי. בהולמיום יישומים חשובים במגנטים, לייזרי זכוכית, תעשיית אנרגיה גרעינית, מכשירים אופטיים, חומרים פלורסנטיים וסגסוגות מתכת.

תכונות פיזיקליות של אלמנט הולמיום

1. מבנה אטומי: המבנה האטומי של הולמיום מורכב מ- 67 אלקטרונים. בתצורה האלקטרונית שלה, ישנם 2 אלקטרונים בשכבה הראשונה, 8 אלקטרונים בשכבה השנייה, 18 אלקטרונים בשכבה השלישית, ו -29 אלקטרונים בשכבה הרביעית. לכן ישנם שני זוגות בודדים של אלקטרונים בשכבה החיצונית ביותר.
2. צפיפות וקשיות: צפיפות הולמיום היא 8.78 גרם/ס"מ 3, שהיא צפיפות גבוהה יחסית. קשיותה היא בערך 5.4 קשיות של MOHS.
3. נקודת התכה ונקודת רתיחה: נקודת ההיתוך של הולמיום היא בערך 1474 מעלות צלזיוס ונקודת הרתיחה היא בערך 2695 מעלות צלזיוס.
4. מגנטיות: הולמיום הוא מתכת עם מגנטיות טובה. זה מראה על פרומגנטיזם בטמפרטורות נמוכות, אך בהדרגה מאבד את המגנטיות שלו בטמפרטורות גבוהות. המגנטיות של הולמיום הופכת אותו לחשוב ביישומי מגנט ובמחקר מוליכות-על בטמפרטורה גבוהה.
5. מאפיינים ספקטרליים: הולמיום מציג קווי ספיגה ופליטה ברורים בספקטרום הגלוי. קווי הפליטה שלו ממוקמים בעיקר בטווחים הספקטרליים הירוקים והאדומים, וכתוצאה מכך תרכובות הולמיום בדרך כלל בעלות צבעים ירוקים או אדומים.
6. מוליכות תרמית: להולמיום מוליכות תרמית גבוהה יחסית של כ- 16.2 W/m · קלווין. זה הופך את הולמיום לבעל ערך בחלק מהיישומים הדורשים מוליכות תרמית מעולה. הולמיום הוא מתכת עם צפיפות גבוהה, קשיות ומגנטיות. זה ממלא תפקיד חשוב במגנטים, מוליכי-על בטמפרטורה גבוהה, ספקטרוסקופיה ומוליכות תרמית.

תכונות כימיות של הולמיום

1. תגובתיות: הולמיום היא מתכת יציבה יחסית המגיבה לאט עם רוב האלמנטים והחומצות הלא-מתכתיים. זה לא מגיב עם אוויר ומים בטמפרטורת החדר, אך כשהוא מחומם לטמפרטורות גבוהות, הוא מגיב עם חמצן באוויר ליצירת תחמוצת הולמיום.
2. מסיסות: הולמיום יש מסיסות טובה בתמיסות חומציות ויכול להגיב עם חומצה גופרתית מרוכזת, חומצה חנקתית וחומצה הידרוכלורית לייצור מלחי הולמיום תואמים.
3. מצב חמצון: מצב החמצון של הולמיום הוא בדרך כלל +3. זה יכול ליצור מגוון תרכובות, כמו תחמוצות (HO2O3), כלורידים (HOCL3), סולפטים (HO2 (SO4) 3) וכו 'בנוסף, הולמיום יכול גם להציג מצבי חמצון כמו +2, +4 ו- +5, אך מצבי חמצון אלה פחות נפוצים.
4. מתחמים: הולמיום יכול ליצור מגוון של קומפלקסים, שהנפוצים שבהם הם קומפלקסים שבמרכזם היוני הולמיום (III). קומפלקסים אלה ממלאים תפקיד חשוב בניתוח כימי, זרזים ומחקר ביוכימי.
5. תגובתיות: הולמיום בדרך כלל מציג תגובתיות קלה יחסית בתגובות כימיות. זה יכול להשתתף בסוגים רבים של תגובות כימיות כמו תגובות להפחתת חמצון, תגובות תיאום ותגובות מורכבות. הולמיום הוא מתכת יציבה יחסית, ותכונותיה הכימיות משתקפות בעיקר בתגובה נמוכה יחסית, מסיסות טובה, מצבי חמצון שונים והיווצרותם של קומפלקסים שונים. מאפיינים אלה הופכים את הולמיום לשימוש נרחב בתגובות כימיות, כימיה לתיאום ומחקר ביוכימי.

תכונות ביולוגיות של הולמיום

התכונות הביולוגיות של הולמיום נבדקו מעט יחסית, והמידע שאנו מכירים עד כה מוגבל. להלן כמה מהמאפיינים של הולמיום באורגניזמים:
1. זמינות ביולוגית: הולמיום נדיר יחסית באופיו, ולכן תוכנו באורגניזמים נמוך מאוד. בהולמיום זמינות ביולוגית לקויה, כלומר, יכולתו של האורגניזם לבלוט ולספוג הולמיום מוגבלת, וזו אחת הסיבות לכך שהפונקציות וההשפעות של הולמיום בגוף האדם אינן מובנות במלואן.
2. תפקוד פיזיולוגי: למרות שיש ידע מוגבל בתפקודים הפיזיולוגיים של הולמיום, מחקרים הראו כי הולמיום עשוי להיות מעורב בכמה תהליכים ביוכימיים חשובים בגוף האדם. מחקרים מדעיים הראו כי הולמיום עשוי להיות קשור לבריאות העצם ושרירים, אך המנגנון הספציפי עדיין אינו ברור.
3. רעילות: בשל זמינותו הביולוגית הנמוכה, הולמיום יש רעילות נמוכה יחסית לגוף האדם. במחקרי בעלי חיים במעבדה, חשיפה לריכוזים גבוהים של תרכובות הולמיום עלולה לגרום נזק מסוים לכבד ולכליות, אך המחקר הנוכחי על הרעילות החריפה והכרונית של הולמיום מוגבל יחסית. התכונות הביולוגיות של הולמיום באורגניזמים חיים עדיין לא מובנים לחלוטין. המחקר הנוכחי מתמקד בתפקודים הפיזיולוגיים האפשריים ובהשפעות הרעילות על אורגניזמים חיים. עם התקדמות רציפה של מדע וטכנולוגיה, מחקרים על התכונות הביולוגיות של הולמיום ימשיכו להעמיק.

התפלגות טבעית של הולמיום

התפלגות הולמיום בטבע היא נדירה מאוד, והיא אחד היסודות עם תוכן נמוך במיוחד בקרום כדור הארץ. להלן התפלגות הולמיום בטבע:
1. התפלגות בקרום כדור הארץ: תוכן הולמיום בקרום כדור הארץ הוא בערך 1.3ppm (חלקים למיליון), שהוא מרכיב נדיר יחסית בקרום כדור הארץ. למרות תכולתו הנמוכה, ניתן למצוא הולמיום בכמה סלעים ועפרות, כמו עפרות המכילות יסודות אדמה נדירים.
2. נוכחות במינרלים: הולמיום קיים בעיקר בעפרות בצורה של תחמוצות, כמו תחמוצת הולמיום (HO2O3). HO2O3 הוא אתחמוצת אדמה נדירהעפרות המכילות ריכוז גבוה של הולמיום.
3. קומפוזיציה בטבע: הולמיום בדרך כלל מתקיים יחד עם יסודות אדמה נדירים אחרים וחלק מאלמנטים של לנטניד. זה יכול להתקיים בטבע בצורה של תחמוצות, סולפטים, קרבונטים וכו '.
4. מיקום הגאוגרפי של התפלגות: התפלגות הולמיום אחידה יחסית ברחבי העולם, אך ייצורו מוגבל מאוד. במדינות מסוימות יש משאבים מסוימים של עפרות הולמיום, כמו סין, אוסטרליה, ברזיל וכו '. הולמיום הוא נדיר יחסית בטבע ובעיקר קיים בצורה של תחמוצות בעפרות. אף על פי שהתוכן נמוך, הוא מתקיים יחד עם יסודות אדמה נדירים אחרים וניתן למצוא אותם בסביבות גיאולוגיות ספציפיות. בשל מגבלותיו הנדירות וההפצה, הכרייה והשימוש בהולמיום קשה יחסית.

מיצוי והתכת אלמנט הולמיום
הולמיום הוא אלמנט אדמה נדיר, ותהליך הכרייה והמיצוי שלו דומה לאלמנטים אדמה נדירים אחרים. להלן מבוא מפורט לתהליך הכרייה והמיצוי של אלמנט הולמיום:
1. חיפוש אחר עפרות הולמיום: ניתן למצוא הולמיום בעפרות אדמה נדירות, ועפרות הולמיום נפוצות כוללות עפרות תחמוצת ועפרות קרבונט. עפרות אלה עשויות להתקיים בפיקדונות מינרלים תת-קרקעיים או פתוחים.
2. ריסוק וטחינה של עפרות: לאחר הכרייה, יש לרסק את עפרות הולמיום ולקרקע לחלקיקים קטנים יותר ולשכלל עוד יותר.
3. השבה: הפרדת עפרות הולמיום מזיהומים אחרים בשיטת הנפקה. בתהליך ההנפקה משתמשים לעתים קרובות דילול וסוכן קצף כדי לגרום לעפרות הולמיום לצוף על פני השטח הנוזל ואז לנהל טיפול פיזי וכימי.
4. הידרציה: לאחר הנפקה, עפרות הולמיום יעברו טיפול הידרציה כדי להפוך אותו למלחי הולמיום. טיפול בהידרציה כרוך בדרך כלל בתגובה לעפרות עם תמיסת חומצה מדוללת ליצירת תמיסת מלח חומצה הולמיום.
5. משקעים וסינון: על ידי התאמת תנאי התגובה, נזרק ההולמיום בתמיסת המלח של חומצות הולמיום. לאחר מכן, סננו את המשקעים כדי להפריד בין משקעי ההולמיום הטהורים.
6. הסתיידות: משקעי הולמיום צריכים לעבור טיפול בהסתיידות. תהליך זה כרוך בחימום משקעי ההולמיום לטמפרטורה גבוהה כדי להפוך אותו לתחמוצת הולמיום.
7. הפחתה: תחמוצת הולמיום עוברת טיפול בהפחתה כדי להפוך להולמיום מתכתי. בדרך כלל, חומרי צמצום (כגון מימן) משמשים להפחתה בתנאי טמפרטורה גבוהים. 8. זיקוק: הולמיום המתכת המופחת עשוי להכיל זיהומים אחרים וצריך לעודד ולטהר. שיטות הזיקוק כוללות מיצוי ממס, אלקטרוליזה והפחתה כימית. לאחר הצעדים לעיל, טווח גבוהמתכת הולמיוםניתן להשיג. ניתן להשתמש במתכות הולמיום אלה להכנת סגסוגות, חומרים מגנטיים, תעשיית אנרגיה גרעינית ומכשירי לייזר. ראוי לציין כי תהליך הכרייה והמיצוי של אלמנטים אדמה נדירים הוא מורכב יחסית ומחייב טכנולוגיה וציוד מתקדמים בכדי להשיג ייצור יעיל ועלות נמוכה.

שיטות גילוי של אלמנט הולמיום
1. ספקטרומטריה של ספיגה אטומית (AAS): ספקטרומטריית ספיגה אטומית היא שיטת ניתוח כמותית נפוצה המשתמשת בספקטרום ספיגה באורכי גל ספציפיים כדי לקבוע את ריכוז ההולמיום במדגם. זה מרסן את הדגימה שיש לבחון בלהבה ואז מודד את עוצמת הקליטה של ​​הולמיום במדגם דרך ספקטרומטר. שיטה זו מתאימה לגילוי הולמיום בריכוזים גבוהים יותר.
2. ספקטרומטריית פליטה אופטית של פלזמה משולבת באופן אינדוקטיבי (ICP-OES): ספקטרומטריה של פליטה אופטית משולבת באופן אינדוקטיבי היא שיטה אנליטית רגישה וסלקטיבית ביותר הנמצאת בשימוש נרחב בניתוח רב-אלדונים. הוא מרסן את הדגימה ויוצר פלזמה למדידת אורך הגל הספציפי ועוצמת פליטת הולמיום בספקטרומטר.
3. ספקטרומטריית מסת פלזמה משולבת באופן אינדוקטיבי (ICP-MS): ספקטרומטריה של מסה פלזמה משולבת באופן אינדוקטיבי היא שיטה אנליטית רגישה ורזולוציה גבוהה שניתן להשתמש בהן לקביעת יחס איזוטופ וניתוח אלמנטים עקבים. זה מרסן את הדגימה ויוצר פלזמה למדידת יחס המסה-לטעון של הולמיום בספקטרומטר המוני.
4. ספקטרומטריית פלואורסצנט רנטגן (XRF): ספקטרומטריית הקרינה של רנטגן משתמשת בספקטרום הקרינה המיוצר על ידי המדגם לאחר שהתלהב מצילומי רנטגן כדי לנתח את תוכן האלמנטים. זה יכול לקבוע במהירות ולא בהרס את תוכן ההולמיום במדגם. שיטות אלה נמצאות בשימוש נרחב במעבדות ובשדות תעשייתיים לניתוח כמותי ובקרת איכות של הולמיום. בחירת השיטה המתאימה תלויה בגורמים כמו סוג מדגם, מגבלת גילוי נדרשת ודיוק גילוי.

יישום ספציפי של שיטת ספיגת אטום הולמיום
במדידת אלמנטים, לשיטת הקליטה האטומית יש דיוק ורגישות גבוהה, ומספקת אמצעי יעיל ללימוד התכונות הכימיות, ההרכב המורכב ותוכן האלמנטים. Next, אנו משתמשים בשיטת ספיגה אטומית למדידת תוכן ההולמיום. הצעדים הספציפיים הם כדלקמן: הכן את הדגימה שיש למדוד. הכן את הדגימה שיש למדוד לפיתרון, שבדרך כלל צריך לעכל אותו עם חומצה מעורבת למדידה שלאחר מכן. בחר ספקטרומטר ספיגה אטומי מתאים. על פי המאפיינים של הדגימה שיש למדוד וטווח תכולת הולמיום שיש למדוד, בחר ספקטרומטר ספיגה אטומי מתאים. התאם את הפרמטרים של ספקטרומטר הקליטה האטומי. על פי האלמנט שיש למדוד ומודל המכשירים, התאם את הפרמטרים של ספקטרומטר הקליטה האטומי, כולל מקור אור, מרסס, גלאי וכו '. מדוד את ספיגתו של הולמיום. מקם את הדגימה שיש למדוד בממרס, ופלוט קרינת אור באורך גל ספציפי דרך מקור האור. אלמנט ההולמיום שיימדד יספוג קרינות אור אלה וייצר מעברים ברמת האנרגיה. מדוד את ספיגתו של הולמיום דרך הגלאי. חשב את תוכן ההולמיום. על פי הספיגה והעקומה הסטנדרטית, מחושב תוכן הולמיום. להלן הפרמטרים הספציפיים המשמשים מכשיר למדידת הולמיום.

סטנדרט הולמיום (הו): תחמוצת הולמיום (ציון אנליטי).
שיטה: שוקל במדויק 1.1455 גרם HO2O3, מתמוסס בחומצה הידרוכלורית של 20 מ"ל 5 מ"ל, מדולל ל- 1L עם מים, ריכוז ה- HO בתמיסה זו הוא 1000 מיקרוגרם/מ"ל. אחסן בבקבוק פוליאתילן הרחק מהאור.
סוג להבה: חנקן תחמוצת אצטילן, להבה עשירה
פרמטרי ניתוח: אורך גל (NM) 410.4 רוחב פס ספקטרלי (NM) 0.2
מקדם סינון 0.6 זרם מנורה מומלץ (MA) 6
מתח גבוה שלילי (v) 384.5
גובה ראש הבעירה (מ"מ) 12
זמן אינטגרציה 3
לחץ אוויר וזרימה (MP, ML/MIN) 0.25, 5000
לחץ וזרימה של תחמוצת החנקן (MP, ML/MIN) 0.22, 5000
לחץ וזרימה אצטילן (MP, ML/MIN) 0.1, 4500
מקדם מתאם לינארי 0.9980
ריכוז אופייני (מיקרוגרם/מ"ל) 0.841
שיטת חישוב שיטה רציפה פתרונות חומציות 0.5%
טבלה מדודה של HCL:

עקומת כיול:

הפרעה: הולמיום מיוננת חלקית בלהבת תחמוצת החנקן-אצטילן. הוספת אשלגן חנקתי או אשלגן כלוריד לריכוז אשלגן סופי של 2000 מיקרוגרם/מ"ל יכול לעכב את היינון של הולמיום. בעבודה בפועל יש צורך לבחור בשיטת מדידה מתאימה בהתאם לצרכים הספציפיים של האתר. שיטות אלה נמצאות בשימוש נרחב בניתוח וגילוי של קדמיום במעבדות ותעשיות.

הולמיום הראתה פוטנציאל רב בתחומים רבים עם המאפיינים הייחודיים שלו ומגוון השימושים הרחב. על ידי הבנת ההיסטוריה, תהליך הגילוי,חשיבות ויישום של הולמיום, אנו יכולים להבין טוב יותר את החשיבות והערך של האלמנט הקסום הזה. הבה נצפה שהולמיום יביא יותר הפתעות ופריצות דרך לחברה האנושית בעתיד ולתרום תרומות גדולות יותר לקידום התקדמות מדעית וטכנולוגית ופיתוח בר -קיימא.

למידע נוסף או בירור הולמיום ברוך הבאצרו קשר

Whats & Tel: 008613524231522

Email:sales@shxlchem.com