מהי מתכת אלמנט, יישום, תכונות ושיטות בדיקה נפוצות

כשאנחנו חוקרים את עולם האלמנטים הנפלא,ארביוםמושך את תשומת ליבנו עם המאפיינים הייחודיים וערך היישום הפוטנציאלי שלה. מהים העמוק לחלל החיצון, ממכשירים אלקטרוניים מודרניים ועד טכנולוגיית אנרגיה ירוקה, יישום שלארביוםבתחום המדע ממשיך להתרחב, ומראה את ערכו שאין דומה לו.
ארביום התגלה על ידי הכימאי השבדי מוסנדר בשנת 1843 על ידי ניתוח yttrium. במקור הוא כינה את תחמוצת ארביום בתורתחמוצת טרביום,אז בספרות הגרמנית המוקדמת, תחמוצת טרביום ותחמוצת ארביום התבלבלו.

רק אחרי 1860 הוא תוקן. באותה תקופה מתיLanthanumהתגלה, מוסנדר ניתח ולמד את התגליות במקורyttrium, ופרסם דו"ח בשנת 1842, והבהיר כי התגלו במקורyttriumלא היה תחמוצת אלמנט אחד, אלא תחמוצת של שלושה יסודות. הוא עדיין קרא לאחד מהם yttrium, וקרא לאחד מהםארביה(Erbium Earth). סמל האלמנט מוגדר כ-Erו זה נקרא על שם המקום בו התגלה לראשונה עפרות yttrium, העיירה הקטנה של יטר ליד שטוקהולם, שוודיה. גילוי ארביום ושני אלמנטים נוספים,Lanthanumוכןטרביום, פתח את הדלת השנייה לגילוייסודות אדמה נדירים, שהוא השלב השני לגילוי יסודות כדור הארץ הנדירים. התגלית שלהם היא השלישית של יסודות האדמה הנדירים אחריceriumוכןyttrium.

כיום, נצא למסע חקר זה יחד כדי לקבל הבנה מעמיקה יותר של המאפיינים הייחודיים של ארביום ויישומו בטכנולוגיה מודרנית.

שדות יישומים של אלמנט ארביום

1. טכנולוגיית לייזר:אלמנט ארביום נמצא בשימוש נרחב בטכנולוגיית לייזר, במיוחד בלייזרים במצב מוצק. יוני ארביום יכולים לייצר לייזרים עם אורך גל של כ 1.5 מיקרון בחומרי לייזר במצב מוצק, וזה בעל משמעות רבה לתחומים כמו תקשורת סיבים אופטיים וניתוח לייזר רפואי.
2. תקשורת סיבים אופטיים:מכיוון שאלמנט ארביום יכול לייצר את אורך הגל הנדרש לעבודה בתקשורת סיבים אופטיים, הוא משמש במגברי סיבים. זה עוזר לשפר את מרחק ההולכה ואת היעילות של אותות אופטיים ולשפר את הביצועים של רשתות התקשורת.
3. ניתוח לייזר רפואי:לייזרי ארביום נמצאים בשימוש נרחב בתחום הרפואי, במיוחד לחיתוך וקרישה של רקמות. הבחירה באורך הגל שלה מאפשרת לספוג לייזרי ERBIUM ולשמש אותם לניתוח לייזר בעל דיוק גבוה, כמו ניתוח עיניים.
4. חומרים מגנטיים והדמיית תהודה מגנטית (MRI):תוספת של ארביום לחומרים מגנטיים מסוימים יכולה לשנות את התכונות המגנטיות שלהם, מה שהופך אותם ליישומים חשובים בהדמיית תהודה מגנטית (MRI). ניתן להשתמש בחומרים מגנטיים המוספים ארביום כדי לשפר את הניגודיות של תמונות MRI.

5. מגברים אופטיים:ארביום משמש גם במגברים אופטיים. על ידי הוספת ארביום למגבר, ניתן להשיג רווח במערכת התקשורת, מה שמגדיל את חוזק ומרחק ההעברה של האות האופטי.
6. תעשיית האנרגיה הגרעינית:ל- Erbium-167 איזוטופ יש חתך רוחב נויטרוני גבוה, ולכן הוא משמש כמקור נויטרוני בתעשיית האנרגיה הגרעינית לגילוי נויטרונים ובקרה של כורים גרעיניים.
7. מחקר ומעבדות:ארביום משמש כגלאי וסמן ייחודי במעבדה ליישומי מחקר ומעבדה. תכונותיו הספקטרליות המיוחדות ותכונותיו המגנטיות הופכים אותו למלא תפקיד חשוב במחקר מדעי.
ארביום ממלא תפקיד חיוני במדע וטכנולוגיה ורפואה מודרניים, ותכונותיו הייחודיות מספקות תמיכה חשובה ליישומים שונים.

תכונות פיזיות של ארביום

מראה: ארביום הוא מתכת לבנה כסוף ומוצקה.

צפיפות: ל- Erbium צפיפות של בערך 9.066 גרם/ס"מ. זה מצביע על כך שארביום הוא מתכת צפופה יחסית.

נקודת התכה: לארביום נקודת התכה של 1,529 מעלות צלזיוס (2,784 מעלות פרנהייט). המשמעות היא שבטמפרטורות גבוהות, ארביום יכול לעבור ממצב מוצק למצב נוזלי.

נקודת רתיחה: ארביום יש נקודת רתיחה של 2,870 מעלות צלזיוס (5,198 מעלות פרנהייט). זו הנקודה בה ארביום עובר ממצב נוזלי למצב גזי בטמפרטורות גבוהות.

מוליכות: ארביום הוא אחד המתכות המוליכות יותר ובעל מוליכות חשמלית טובה.

מגנטיות: בטמפרטורת החדר, ארביום הוא חומר פרומגנטי. הוא מציג פרומגנטיות מתחת לטמפרטורה מסוימת, אך מאבד מאפיין זה בטמפרטורות גבוהות יותר.

רגע מגנטי: לארביום יש רגע מגנטי גדול יחסית, מה שהופך אותו לחשוב בחומרים מגנטיים ויישומים מגנטיים.

מבנה קריסטל: בטמפרטורת החדר, מבנה הגביש של ארביום הוא האריזה המשושה הקרובה ביותר. מבנה זה משפיע על תכונותיו במצב המוצק.

מוליכות תרמית: ל- Erbium מוליכות תרמית גבוהה, מה שמצביע על כך שהוא מתפקד היטב במוליכות תרמית.

רדיואקטיביות: ארביום עצמו אינו אלמנט רדיואקטיבי, והאיזוטופים היציבים שלו שופעים יחסית.

מאפיינים ספקטרליים: ERBIUM מציג קווי ספיגה ופליטה ספציפיים באזורים הספקטרליים הנראים והקרובים לאינפרא אדום, מה שהופך אותה לשימושית בטכנולוגיית לייזר וביישומים אופטיים.

התכונות הפיזיות של אלמנט ארביום הופכות אותו לשימוש נרחב בטכנולוגיית לייזר, תקשורת אופטית, רפואה ותחומים מדעיים וטכנולוגיים אחרים.

תכונות כימיות של ארביום

סמל כימי: הסמל הכימי של ארביום הוא ER.

מצב חמצון: ארביום קיים בדרך כלל במצב חמצון +3, שהוא מצב החמצון הנפוץ ביותר שלו. בתרכובות, ארביום יכול ליצור יוני ER^3+.

תגובתיות: ארביום יציב יחסית בטמפרטורת החדר, אך הוא יהיה מחומצן לאט באוויר. זה מגיב לאט למים וחומצות, כך שהוא יכול להישאר יציב יחסית ביישומים מסוימים.

מסיסות: ארביום מתמוסס בחומצות אורגניות נפוצות לייצור מלחי הארביום המתאימים.
תגובה עם חמצן: ארביום מגיב עם חמצן ליצירת תחמוצות, בעיקרER2O3 (ארביום דו חמצני). זהו מוצק אדום ורד הנפוץ בזיגוג קרמי וביישומים אחרים.

תגובה עם הלוגנים: ארביום יכול להגיב עם הלוגנים ליצירת הלידים תואמים, כמוארביום פלואוריד (ERF3), ארביום כלוריד (ERCL3) וכו '

תגובה עם גופרית: ארביום יכול להגיב עם גופרית ליצירת גופרית, כגוןארביום סולפיד (ER2S3).

תגובה עם חנקן: ארביום מגיב עם חנקן ליצירתארביום ניטריד (ארן).

קומפלקסים: ארביום יוצר מגוון קומפלקסים, במיוחד בכימיה אורגנונית. למתחמים אלה ערך יישום בקטליזה ובשדות אחרים.

איזוטופים יציבים: ל- Erbium יש איזוטופים יציבים מרובים, שהכי שופע שבהם הוא ER-166. בנוסף, ל- Erbium יש כמה איזוטופים רדיואקטיביים, אך השפע היחסי שלהם נמוך.

המאפיינים הכימיים של האלמנט ארביום הופכים אותו למרכיב חשוב ביישומי היי-טק רבים, ומציג את הרבגוניות שלו בשדות שונים.

תכונות ביולוגיות של ארביום

ל- ERBIUM יש מעט תכונות ביולוגיות יחסית באורגניזמים, אך מחקרים מסוימים הראו כי הוא עשוי להשתתף בכמה תהליכים ביולוגיים בתנאים מסוימים.

זמינות ביולוגית: ארביום הוא מרכיב עקבות עבור אורגניזמים רבים, אך הזמינות הביולוגית שלו באורגניזמים נמוכה יחסית.Lanthanumקשה להיקלט ולנצל את היונים על ידי אורגניזמים, ולכן לעיתים רחוקות הם ממלאים תפקיד חשוב באורגניזמים.

רעילות: בדרך כלל נחשבת ארביום לרעילות נמוכה, במיוחד בהשוואה לאלמנטים אדמה נדירים אחרים. תרכובות ארביום נחשבות יחסית לא מזיקות בריכוזים מסוימים. עם זאת, לריכוזים גבוהים של יוני Lanthanum עלולים להשפיע על אורגניזמים, כמו נזק לתאים והפרעה לתפקודים פיזיולוגיים.

השתתפות ביולוגית: למרות שלרביום יש מעט יחסית פונקציות באורגניזמים, מחקרים מסוימים הראו שהוא עשוי להשתתף בכמה תהליכים ביולוגיים ספציפיים. לדוגמה, כמה מחקרים הראו כי ארביום עשוי למלא תפקיד מסוים בקידום גידול ופריחת צמחים.

יישומים רפואיים: ל- Erbium ותרכובותיו יש גם יישומים מסוימים בתחום הרפואי. לדוגמה, ניתן להשתמש ב- ERBIUM לטיפול ברדיונוקלידים מסוימים, כחומר ניגודיות עבור דרכי העיכול, וכוסף עזר לתרופות מסוימות. בהדמיה רפואית, תרכובות ארביום משמשות לעיתים כסוכני ניגודיות.

תוכן בגוף: ארביום קיים בכמויות קטנות בטבע, ולכן תוכנו ברוב האורגניזמים הוא גם נמוך יחסית. בחלק מהמחקרים נמצא כי מיקרואורגניזמים וצמחים מסוימים עשויים להיות מסוגלים לספוג ולצבור ארביום.

יש לציין כי ארביום אינו מרכיב חיוני לגוף האדם, ולכן ההבנה של תפקידיו הביולוגיים עדיין מוגבלת יחסית. נכון לעכשיו, היישומים העיקריים של ארביום עדיין מרוכזים בתחומים טכניים כמו מדעי חומרים, אופטיקה ורפואה, ולא בתחום הביולוגיה.

כרייה וייצור של ארביום

ארביום הוא אלמנט אדמה נדיר שהוא נדיר יחסית בטבע.

1. קיום בקרום כדור הארץ: ארביום קיים בקרום כדור הארץ, אך תוכנו נמוך יחסית. התוכן הממוצע שלו הוא כ- 0.3 מ"ג לק"ג. ארביום קיים בעיקר בצורה של עפרות, יחד עם יסודות אדמה נדירים אחרים.
2. התפלגות בעפרות: ארביום קיים בעיקר בצורה של עפרות. עפרות נפוצות כוללות עפרות yttrium erbium, אבן אלומיניום ארביום, אבן אשלגן ארביום וכו '. עפרות אלה בדרך כלל מכילות יסודות אדמה נדירים אחרים בו זמנית. ארביום קיים בדרך כלל בצורה טריוולנטית.

3. מדינות ייצור מרכזיות: המדינות העיקריות בייצור ארביום כוללות את סין, ארצות הברית, אוסטרליה, ברזיל וכו '. מדינות אלה ממלאות תפקיד חשוב בייצור יסודות כדור הארץ נדירים.

4. שיטת מיצוי: ארביום מופק בדרך כלל מעפרות דרך תהליך המיצוי של יסודות אדמה נדירים. זה כרוך בסדרה של צעדים כימיים ומתכווצים להפרדת ארביום ולטהר.

5. קשר עם אלמנטים אחרים: ארביום יש תכונות דומות לאלמנטים אדמה נדירים אחרים, ולכן בתהליך המיצוי וההפרדה, לעיתים קרובות יש לקחת בחשבון את הדו -קיום וההשפעה ההדדית עם יסודות אדמה נדירים אחרים.
6 אזורי יישום: ארביום נמצא בשימוש נרחב בתחום המדע והטכנולוגיה, במיוחד בתקשורת אופטית, טכנולוגיית לייזר והדמיה רפואית. בשל תכונותיו נגד ההשתקפות בזכוכית, משמש גם ארביום להכנת זכוכית אופטית.

למרות ש- ERBIUM נדיר יחסית בקרום כדור הארץ, בשל תכונותיו הייחודיות בכמה יישומי היי-טק, הביקוש לה עלה בהדרגה, וכתוצאה מכך התפתחות ושיפור מתמשך של טכנולוגיות כרייה ושכלול קשורות.

שיטות גילוי נפוצות עבור ארביום
שיטות הגילוי של ERBIUM כוללות בדרך כלל טכניקות כימיה אנליטיות. להלן מבוא מפורט לכמה שיטות גילוי ארביום נפוצות:

1. ספקטרומטריית ספיגה אטומית (AAS): AAS היא שיטת ניתוח כמותית נפוצה המתאימה לקביעת תוכן אלמנטים מתכת במדגם. ב- AAS, הדגימה ממוקמת ומועברת דרך קרן אור באורך גל ספציפי, ועוצמת האור שנספגת במדגם מתגלה כדי לקבוע את ריכוז האלמנט.

2. ספקטרומטריית פליטה אופטית של פלזמה משולבת באופן אינדוקטיבי (ICP-OES): ICP-OES היא טכניקה אנליטית רגישה ביותר המתאימה לניתוח רב-אלמנטים. ב- ICP-OES, הדגימה עוברת בפלזמה משולבת אינדוקטיבית ליצירת פלזמה בטמפרטורה גבוהה שמלהיבה את האטומים במדגם כדי לפלוט ספקטרום. על ידי איתור אורך הגל ועוצמת האור הנפלט, ניתן לקבוע את הריכוז של כל יסוד במדגם.

3. ספקטרומטריה המונית (ICP-MS): ICP-MS משלב ייצור של פלזמה משולבת אינדוקטיבית עם הרזולוציה הגבוהה של הספקטרומטריה המונית וניתן להשתמש בהן לניתוח יסודי בריכוזים נמוכים במיוחד. ב- ICP-MS, הדגימה מאדה ומיוננת ואז מתגלה על ידי ספקטרומטר המוני כדי להשיג את הספקטרום המוני של כל אלמנט, ובכך קובעת את ריכוזו.

4. ספקטרוסקופיית הקרינה: ספקטרוסקופיית הקרינה קובעת את הריכוז על ידי מרגש את אלמנט ה- ERBIUM במדגם ומדידת אות הקרינה הנפלט. שיטה זו יעילה במיוחד למעקב אחר יסודות אדמה נדירים.

5. כרומטוגרפיה: ניתן להשתמש בכרומטוגרפיה כדי להפריד ולאתר תרכובות ארביום. לדוגמה, ניתן ליישם כרומטוגרפיה של חילופי יונים וכרומטוגרפיה נוזלית שלב הפוכה על ניתוח ה- ERBIUM.

בדרך כלל יש לבצע שיטות אלה בסביבת מעבדה ולדרוש שימוש במכשירים וציוד מתקדמים. בחירת שיטת גילוי מתאימה תלויה בדרך כלל באופי המדגם, ברגישות הנדרשת, ברזולוציה ובזמינות של ציוד מעבדה.

יישום ספציפי של שיטת ספיגה אטומית למדידת אלמנט ארביום

במדידת אלמנטים, לשיטת הקליטה האטומית יש דיוק ורגישות גבוהה, ומספקת אמצעי יעיל לחקר התכונות הכימיות, ההרכב המורכב ותוכן האלמנטים.
בשלב הבא אנו משתמשים בשיטת ספיגה אטומית כדי למדוד את התוכן של אלמנט ארביום. הצעדים הספציפיים הם כדלקמן:
ראשית, יש צורך להכין מדגם המכיל אלמנט ארביום. הדגימה יכולה להיות מוצקה, נוזלית או גז. עבור דגימות מוצקות, בדרך כלל יש להמיס או להמיס אותן לתהליך האטומיזציה שלאחר מכן.

בחר ספקטרומטר ספיגה אטומי מתאים. על פי המאפיינים של הדגימה שיש למדוד וטווח תוכן ה- ERBIUM 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 הספיגה של אלמנט ארביום. מקם את הדגימה שיש לבדוק בממרס, ופלוט קרינת אור באורך גל ספציפי דרך מקור האור. אלמנט ה- ERBIUM שייבדק יספוג קרינת אור זו וייצר מעבר ברמת האנרגיה. הספיגה של אלמנט ה- ERBIUM נמדדת על ידי הגלאי.

חשב את התוכן של אלמנט ה- ERBIUM. חשב את התוכן של אלמנט ה- ERBIUM על בסיס הספיגה והעקומה הסטנדרטית.

בשלב המדעי, ארביום, עם תכונותיו המסתוריות והייחודיות, הוסיף נגיעה נפלאה לחקירה וחדשנות טכנולוגית אנושית. ממעמקי קרום כדור הארץ ועד יישומי היי-טק במעבדה, מסעו של ארביום היה עד למרדף אחר המניעה של האנושות אחר תעלומת היסוד. היישום שלה בתקשורת אופטית, טכנולוגיית לייזר ורפואה הזריק יותר אפשרויות לחיינו, ומאפשר לנו להציץ לאזורים שהוסתרו בעבר.

כשם שארביום מאיר דרך פיסת זכוכית קריסטל באופטיקה כדי להאיר את הדרך הלא ידועה שלפניו, הוא פותח דלת לתהום הידע לחוקרים בהיכל המדע. ארביום הוא לא רק כוכב נוצץ על השולחן התקופתי, אלא גם עוזר רב עוצמה עבור האנושות לטפס על שיא המדע והטכנולוגיה.

אני מקווה שבשנים הבאות נוכל לחקור את תעלומת ארביום לעומק יותר ולחפור יישומים מדהימים יותר, כך ש"כוכב האלמנטים "הזה ימשיך להאיר ולהאיר את הדרך קדימה במהלך ההתפתחות האנושית. סיפורו של האלמנט ארביום ממשיך, ואנחנו מצפים לאילו ניסים עתידיים ארביום יראה לנו על הבמה המדעית.

למידע נוסף plsצרו קשרלמטה:

WhatsApp & Tel: 008613524231522

Email:sales@shxlchem.com