Голмий элементі және жалпы анықтау әдістері
Химиялық элементтердің периодтық жүйесінде деп аталатын элемент баргольмиум, бұл сирек кездесетін металл. Бұл элемент бөлме температурасында қатты күйде және жоғары балқу және қайнау температурасына ие. Дегенмен, бұл гольмий элементінің ең тартымды бөлігі емес. Оның нағыз сүйкімділігі, ол қозған кезде әдемі жасыл жарық шығарады. Бұл толқыған күйдегі гольмиум элементі жарқыраған жасыл асыл тас сияқты, әдемі және жұмбақ. Адамдарда гольмий элементінің салыстырмалы түрде қысқа танымдық тарихы бар. 1879 жылы швед химигі Пер Теодор Клебе алғаш рет гольмий элементін тауып, оны туған қаласының атымен атады. Таза емес эрбийді зерттей отырып, ол өз бетінше холмийді жою арқылы аштыиттрийжәнескандий. Ол қоңыр затты Холмия (Стокгольмның латынша атауы) және жасыл затты Тулия деп атады. Содан кейін ол таза гольмиді бөлу үшін диспрозияны сәтті бөлді. Химиялық элементтердің периодтық кестесінде гольмидің өте ерекше қасиеттері мен қолданылуы бар. Голмий өте күшті магнетизмі бар сирек жер элементі болып табылады, сондықтан ол жиі магниттік материалдарды жасау үшін қолданылады. Сонымен қатар, гольмийдің сыну көрсеткіші де жоғары, бұл оны оптикалық аспаптар мен оптикалық талшықтарды жасау үшін тамаша материал етеді. Сонымен қатар, гольмиум медицина, энергетика және қоршаған ортаны қорғау салаларында да маңызды рөл атқарады. Бүгін, кең ауқымды қолданбалары бар осы сиқырлы элементке - голмиумға тоқталайық. Оның құпиясын зерттеп, адамзат қоғамына қосқан зор үлесін сезініңіз.
Голмий элементінің қолдану өрістері
Голмий - атомдық нөмірі 67 болатын химиялық элемент және лантанидтер қатарына жатады. Төменде гольмий элементінің кейбір қолдану өрістері туралы егжей-тегжейлі кіріспе берілген:
1. Голмий магниті:Голмий жақсы магниттік қасиеттерге ие және магниттер жасау үшін материал ретінде кеңінен қолданылады. Әсіресе жоғары температурадағы асқын өткізгіштік зерттеулерінде гольмий магниттері асқын өткізгіштердің магнит өрісін күшейту үшін асқын өткізгіштерге арналған материалдар ретінде жиі пайдаланылады.
2. Холмий шыны:Холмий шыныға арнайы оптикалық қасиеттер бере алады және гольмиум шыны лазерлерін жасау үшін қолданылады. Холмий лазерлері медицинада және өнеркәсіпте кеңінен қолданылады және көз ауруларын емдеуге, металдарды және басқа материалдарды кесуге және т.б.
3. Атом энергетикасы саласы:Холмий изотопы holmium-165 жоғары нейтронды ұстау қимасына ие және нейтрондар ағынын және ядролық реакторлардың қуатты бөлуін басқару үшін қолданылады.
4. Оптикалық құрылғылар: Холмиумның оптикалық құрылғыларда кейбір қолданбалары бар, мысалы, оптикалық толқын өткізгіштер, фотодетекторлар, модуляторлар және т.б. оптикалық талшықты байланыстар.
5. Флуоресцентті материалдар:Холмий қосылыстары флуоресцентті лампаларды, флуоресцентті дисплей экрандарын және флуоресцентті индикаторларды өндіру үшін флуоресцентті материалдар ретінде пайдаланылуы мүмкін.6. Металл қорытпалары:Холмийді металдардың термиялық тұрақтылығын, коррозияға төзімділігін және дәнекерлеу өнімділігін жақсарту үшін қорытпалар жасау үшін басқа металдарға қосуға болады. Ол көбінесе ұшақ қозғалтқыштарын, автомобиль қозғалтқыштарын және химиялық жабдықтарды өндіру үшін қолданылады. Холмий магниттерде, шыны лазерлерде, атом энергетикасында, оптикалық құрылғыларда, флуоресцентті материалдарда және металл қорытпаларында маңызды қолданбаларға ие.
Голмий элементінің физикалық қасиеттері
1. Атом құрылысы: Гольмийдің атомдық құрылымы 67 электроннан тұрады. Оның электронды конфигурациясында бірінші қабатта 2 электрон, екінші қабатта 8 электрон, үшінші қабатта 18 электрон, төртінші қабатта 29 электрон бар. Демек, ең сыртқы қабатта 2 жалғыз жұп электрон бар.
2. Тығыздығы мен қаттылығы: Гольмийдің тығыздығы 8,78 г/см3, бұл салыстырмалы түрде жоғары тығыздық. Оның қаттылығы шамамен 5,4 Мох қаттылық.
3. Балқу температурасы және қайнау температурасы: Гольмийдің балқу температурасы шамамен 1474 градус Цельсий және қайнау температурасы шамамен 2695 градус Цельсий.
4. Магнитизм: Голмий - жақсы магнетизмі бар металл. Ол төмен температурада ферромагнетизмді көрсетеді, бірақ жоғары температурада бірте-бірте өзінің магнетизмін жоғалтады. Гольмийдің магнетизмі оны магнитті қолдануда және жоғары температурадағы асқын өткізгіштік зерттеулерінде маңызды етеді.
5. Спектрлік сипаттамалар: Голмий көрінетін спектрде айқын жұтылу және сәуле шығару сызықтарын көрсетеді. Оның сәуле шығару сызықтары негізінен жасыл және қызыл спектрлік диапазондарда орналасады, нәтижесінде гольмиум қосылыстары әдетте жасыл немесе қызыл түстерге ие болады.
6. Жылу өткізгіштік: Холмийдің салыстырмалы түрде жоғары жылу өткізгіштігі шамамен 16,2 Вт/м·Келвин. Бұл тамаша жылу өткізгіштікті қажет ететін кейбір қолданбаларда гольмиді құнды етеді. Холмий - тығыздығы, қаттылығы және магнетизмі жоғары металл. Ол магниттерде, жоғары температуралық асқын өткізгіштерде, спектроскопияда және жылу өткізгіштікте маңызды рөл атқарады.
Голмийдің химиялық қасиеттері
1. Реактивтілік: Голмий – металдық емес элементтердің көпшілігімен және қышқылдармен баяу әрекеттесетін салыстырмалы түрде тұрақты металл. Ол бөлме температурасында ауамен және сумен әрекеттеспейді, бірақ жоғары температураға дейін қыздырғанда ауадағы оттегімен әрекеттесіп, гольмий оксидін түзеді.
2. Ерігіштік: Гольмидің қышқыл ерітінділерде жақсы ерігіштігі бар және концентрлі күкірт қышқылымен, азот қышқылымен және тұз қышқылымен әрекеттесіп, сәйкес гольмий тұздарын түзе алады.
3. Тотығу дәрежесі: Голмийдің тотығу дәрежесі әдетте +3. Ол әртүрлі қосылыстарды түзе алады, мысалы, оксидтер (Ho2O3), хлоридтер (HoCl3), сульфаттар (Ho2(SO4)3), т.б. Сонымен қатар, гольмий +2, +4 және +5 сияқты тотығу күйлерін де көрсете алады, бірақ бұл тотығу дәрежелері сирек кездеседі.
4. Комплекстер: Голмий әртүрлі комплекстер құра алады, олардың ең көп таралғаны гольмий (III) иондарында орналасқан комплекстер. Бұл кешендер химиялық талдауда, катализаторларда және биохимиялық зерттеулерде маңызды рөл атқарады.
5. Реактивтілік: Холмий әдетте химиялық реакцияларда салыстырмалы түрде жұмсақ реактивтілікті көрсетеді. Ол тотығу-тотықсыздану реакциялары, координациялық реакциялар және күрделі реакциялар сияқты химиялық реакциялардың көптеген түрлеріне қатыса алады. Голмий салыстырмалы түрде тұрақты металл, оның химиялық қасиеттері негізінен салыстырмалы түрде төмен реакциялық, жақсы ерігіштік, әртүрлі тотығу күйлері және әртүрлі комплекстердің түзілуі арқылы көрінеді. Бұл сипаттамалар гольмийді химиялық реакцияларда, координациялық химияда және биохимиялық зерттеулерде кеңінен қолданылады.
Голмийдің биологиялық қасиеттері
Гольмийдің биологиялық қасиеттері салыстырмалы түрде аз зерттелген және біз осы уақытқа дейін білетін ақпарат шектеулі. Ағзалардағы голмийдің кейбір қасиеттері мыналар:
1. Биожетімділігі: Голмий табиғатта салыстырмалы түрде сирек кездеседі, сондықтан оның ағзалардағы мөлшері өте төмен. Холмийдің биожетімділігі нашар, яғни ағзаның гольмийді сіңіру және сіңіру мүмкіндігі шектеулі, бұл гольмидің адам ағзасындағы қызметі мен әсерінің толық зерттелмеуінің бір себебі.
2. Физиологиялық функция: Гольмийдің физиологиялық функциялары туралы шектеулі білім болғанымен, зерттеулер гольмидің адам ағзасындағы кейбір маңызды биохимиялық процестерге қатысуы мүмкін екенін көрсетті. Ғылыми зерттеулер голмийдің сүйек пен бұлшықет денсаулығына байланысты болуы мүмкін екенін көрсетті, бірақ нақты механизм әлі де түсініксіз.
3. Уыттылық: биожетімділігі төмен болғандықтан, гольмийдің адам ағзасына салыстырмалы түрде төмен уыттылығы бар. Зертханалық жануарларды зерттеуде гольмий қосылыстарының жоғары концентрациясының әсері бауыр мен бүйрекке біршама зақым келтіруі мүмкін, бірақ гольмидің өткір және созылмалы уыттылығы туралы қазіргі зерттеулер салыстырмалы түрде шектеулі. Гольмийдің тірі организмдердегі биологиялық қасиеттері әлі толық зерттелмеген. Қазіргі зерттеулер оның мүмкін болатын физиологиялық функцияларына және тірі организмдерге токсикалық әсерлеріне бағытталған. Ғылым мен техниканың үздіксіз дамуымен гольмийдің биологиялық қасиеттерін зерттеу одан әрі тереңдей береді.
Голмийдің табиғи таралуы
Гольмидің табиғатта таралуы өте сирек кездеседі және ол жер қыртысында өте аз мөлшерде болатын элементтердің бірі болып табылады. Гольмийдің табиғатта таралуы төмендегідей:
1. Жер қыртысында таралуы: жер қыртысындағы гольмийдің мөлшері шамамен 1,3 ppm (миллионға бөлік), бұл жер қыртысында салыстырмалы түрде сирек кездесетін элемент. Құрамының аздығына қарамастан, гольмийді кейбір тау жыныстары мен кендерде, мысалы, сирек жер элементтері бар кендерде табуға болады.
2. Минералдарда болуы: Гольмий негізінен рудаларда оксидтер түрінде болады, мысалы, гольмий оксиді (Ho2O3). Ho2O3 – асирек жер оксидіқұрамында голмийдің жоғары концентрациясы бар кен.
3. Табиғаттағы құрамы: Гольмиум әдетте басқа сирек жер элементтерімен және лантанид элементтерінің бір бөлігімен бірге өмір сүреді. Ол табиғатта оксидтер, сульфаттар, карбонаттар және т.б. түрінде болуы мүмкін.
4. Таралу географиялық орны: Гольмийдің таралуы дүние жүзінде салыстырмалы түрде біркелкі, бірақ оның өндірісі өте шектеулі. Кейбір елдерде Қытай, Австралия, Бразилия және т.б. сияқты белгілі бір гольмий кенінің ресурстары бар. Гольмиум табиғатта салыстырмалы түрде сирек кездеседі және негізінен рудаларда оксидтер түрінде болады. Құрамы аз болса да, ол басқа сирек жер элементтерімен бірге өмір сүреді және кейбір нақты геологиялық орталарда кездеседі. Сирек және таралу шектеулеріне байланысты гольмийді өндіру және пайдалану салыстырмалы түрде қиын.
Голмий элементін алу және балқыту
Голмий сирек жер элементі болып табылады және оны өндіру және өндіру процесі басқа сирек кездесетін элементтерге ұқсас. Төменде гольмий элементін өндіру және өндіру процесі туралы егжей-тегжейлі кіріспе берілген:
1. Гольмий кенін іздеу: Гольмийді сирек жер рудаларынан табуға болады, ал қарапайым гольмий рудаларына оксидті кендер мен карбонатты кендер жатады. Бұл кендер жерасты немесе ашық кен орындарында болуы мүмкін.
2. Кенді ұсақтау және ұнтақтау: Өндіргеннен кейін гольмий кенін ұсақтап, ұсақ бөлшектерге дейін ұнтақтап, әрі қарай тазарту керек.
3. Флотация: Гольмий кенін басқа қоспалардан флотация әдісімен бөлу. Флотация процесінде еріткіш пен көбік агенті сұйық бетінде гольмий рудасын қалтқылау үшін жиі пайдаланылады, содан кейін физикалық және химиялық өңдеуді жүргізеді.
4. Ылғалдандыру: Флотациядан кейін гольмий кені оны гольмий тұздарына айналдыру үшін гидратациялық өңдеуден өтеді. Гидрациялық өңдеу әдетте гольмий қышқылы тұзының ерітіндісін қалыптастыру үшін кенді сұйылтылған қышқыл ерітіндісімен әрекеттестіруді қамтиды.
5. Тұндыру және сүзу: Реакция жағдайларын реттеу арқылы гольмий қышқылы тұзының ерітіндісіндегі гольмий тұнбаға түседі. Содан кейін таза гольмий тұнбасын бөлу үшін тұнбаны сүзіңіз.
6. Кальцинация: Гольмий тұнбалары күйдірілген өңдеуден өтуі керек. Бұл процесс гольмий оксидіне айналдыру үшін оны жоғары температураға дейін қыздыруды қамтиды.
7. Тотықсыздану: Гольмий оксиді металл гольмиге айналу үшін қалпына келтіру өңдеуінен өтеді. Әдетте, тотықсыздандырғыштар (мысалы, сутегі) жоғары температура жағдайында қалпына келтіру үшін қолданылады. 8. Тазарту: Тотықсыздандырылған металл голмийдің құрамында басқа қоспалар болуы мүмкін және оны тазарту және тазарту қажет. Тазарту әдістеріне еріткіштерді алу, электролиз және химиялық қалпына келтіру жатады. Жоғарыда көрсетілген қадамдардан кейін жоғары тазалықгольмий металыалуға болады. Бұл гольмий металдарын қорытпаларды, магниттік материалдарды, атом энергетикасы өнеркәсібін және лазерлік құрылғыларды дайындау үшін пайдалануға болады. Сирек жер элементтерін өндіру және өндіру процесі салыстырмалы түрде күрделі және тиімді және арзан өндіріске қол жеткізу үшін озық технология мен жабдықты қажет ететінін атап өткен жөн.
Гольмий элементін анықтау әдістері
1. Атомдық абсорбциялық спектрометрия (ААС): Атомдық абсорбциялық спектрометрия үлгідегі гольмий концентрациясын анықтау үшін белгілі бір толқын ұзындықтарының абсорбциялық спектрлерін пайдаланатын жиі қолданылатын сандық талдау әдісі болып табылады. Ол жалында сыналатын үлгіні атомизациялайды, содан кейін спектрометр арқылы үлгідегі гольмийді сіңіру қарқындылығын өлшейді. Бұл әдіс жоғары концентрацияларда гольмийді анықтау үшін қолайлы.
2. Индуктивті байланысқан плазмалық оптикалық эмиссиялық спектрометрия (ICP-OES): Индуктивті байланысқан плазмалық оптикалық эмиссия спектрометриясы – көп элементті талдауда кеңінен қолданылатын жоғары сезімтал және селективті аналитикалық әдіс. Ол үлгіні атомизациялайды және спектрометрдегі гольмий эмиссиясының нақты толқын ұзындығы мен қарқындылығын өлшеу үшін плазманы құрайды.
3. Индуктивті байланысқан плазмалық масс-спектрометрия (ICP-MS): Индуктивті байланысқан плазмалық масс-спектрометрия — изотоптар қатынасын анықтау және микроэлементтерді талдау үшін пайдаланылуы мүмкін жоғары сезімтал және ажыратымдылығы жоғары аналитикалық әдіс. Ол үлгіні атомизациялайды және масс-спектрометрдегі голмийдің масса-зарядқа қатынасын өлшеу үшін плазманы құрайды.
4. Рентгендік флуоресценция спектрометриясы (XRF): Рентгендік флуоресценция спектрометриясы элементтердің мазмұнын талдау үшін рентген сәулелерімен қоздырылғаннан кейін үлгі шығарған флуоресценция спектрін пайдаланады. Ол үлгідегі гольмийді тез және бұзбай анықтай алады. Бұл әдістер зертханаларда және өнеркәсіптік салаларда гольмийді сандық талдау және сапасын бақылау үшін кеңінен қолданылады. Сәйкес әдісті таңдау үлгі түрі, қажетті анықтау шегі және анықтау дәлдігі сияқты факторларға байланысты.
Гольмийді атомдық жұту әдісінің ерекше қолданылуы
Элементтерді өлшеуде атомдық абсорбция әдісі жоғары дәлдік пен сезімталдыққа ие және элементтердің химиялық қасиеттерін, қосылыс құрамын және құрамын зерттеудің тиімді құралы болып табылады. Бұдан әрі гольмийді өлшеу үшін атомдық абсорбция әдісін қолданамыз. Арнайы қадамдар келесідей: Өлшенетін үлгіні дайындаңыз. Өлшеу үшін үлгіні ерітіндіге дайындаңыз, ол әдетте кейінгі өлшеу үшін аралас қышқылмен қорытылуы керек. Сәйкес атомдық абсорбциялық спектрометрді таңдаңыз. Өлшенетін үлгінің қасиеттеріне және өлшенетін гольмий мөлшерінің диапазонына сәйкес сәйкес атомдық абсорбциялық спектрометрді таңдаңыз. Атомдық абсорбциялық спектрометрдің параметрлерін реттеңіз. Өлшенетін элементке және құрал үлгісіне сәйкес атомдық абсорбциялық спектрометрдің, соның ішінде жарық көзін, атомизаторды, детекторды және т.б. параметрлерін реттеңіз. Гольмидің жұту қабілетін өлшеңіз. Өлшенетін үлгіні атомизаторға салыңыз және жарық көзі арқылы белгілі бір толқын ұзындығының сәулеленуін шығарыңыз. Өлшенетін гольмий элементі осы жарық сәулелерін жұтып, энергия деңгейінің ауысуын жасайды. Детектор арқылы гольмидің жұтуын өлшеңіз. Гольмидің құрамын есептеңіз. Сіңіру және стандартты қисыққа сәйкес гольмийдің мөлшері есептеледі. Төменде гольминді өлшеуге арналған құрал қолданатын арнайы параметрлер берілген.
Холмий (Хо) стандарты: гольмий оксиді (аналитикалық сорт).
Әдіс: 1,1455г Ho2O3 өлшеп, 20мл 5Моль тұз қышқылында ерітіңіз, 1л сумен сұйылтыңыз, бұл ерітіндідегі Ho концентрациясы 1000мкг/мл. Полиэтилен бөтелкеде жарықтан алыс жерде сақтаңыз.
Жалын түрі: азот оксиді-ацетилен, бай жалын
Талдау параметрлері: Толқын ұзындығы (нм) 410,4 Спектрлік өткізу қабілеті (нм) 0,2
Сүзгі коэффициенті 0,6 Ұсынылатын шам тогы (мА) 6
Теріс жоғары кернеу (v) 384.5
Жану басының биіктігі (мм) 12
Интеграция уақыты (S) 3
Ауа қысымы мен шығыны (МП, мл/мин) 0,25, 5000
Азот оксидінің қысымы мен шығыны (МП, мл/мин) 0,22, 5000
Ацетилен қысымы мен шығыны (МП, мл/мин) 0,1, 4500
Сызықтық корреляция коэффициенті 0,9980
Сипаттама концентрациясы (мкг/мл) 0,841
Есептеу әдісі Үздіксіз әдіс Ерітінді қышқылдығы 0,5%
HCl өлшеу кестесі:
Калибрлеу қисығы:
Интерференция: Холмий азот оксиді-ацетилен жалынында жартылай иондалған. Калий нитратын немесе калий хлоридін 2000 мкг/мл соңғы калий концентрациясына қосу гольмидің иондануын тежей алады. Нақты жұмыста сайттың нақты қажеттіліктеріне сәйкес қолайлы өлшеу әдісін таңдау қажет. Бұл әдістер зертханалар мен өндірістерде кадмийді талдау және анықтауда кеңінен қолданылады.
Холмиум өзінің бірегей қасиеттерімен және кең ауқымды қолдануымен көптеген салаларда үлкен әлеуетті көрсетті. Тарихты, ашылу процесін түсіну арқылы,гольмидің маңыздылығы мен қолданылуы, біз бұл сиқырлы элементтің маңыздылығы мен құндылығын жақсырақ түсіне аламыз. Болашақта адамзат қоғамына тағы да тосын сыйлар мен серпілістер әкелетін және ғылыми-техникалық прогрес пен тұрақты дамуды ілгерілетуге көбірек үлес қосатын голмиумды асыға күтейік.
Қосымша ақпарат немесе анықтама алу үшін Холмиумға қош келдіңізбізбен хабарласыңы
Whats&tel:008613524231522
Email:sales@shxlchem.com
Жіберу уақыты: 13 қараша 2024 ж