Біз элементтердің керемет әлемін зерттей отырып,эрбиумбірегей қасиеттерімен және әлеуетті қолданбалы құндылығымен біздің назарымызды аударады. Терең теңізден ғарыш кеңістігіне дейін, заманауи электронды құрылғылардан жасыл энергия технологиясына дейін, қолдануэрбиумғылым саласында өзінің теңдессіз құндылығын көрсетіп, кеңейе түсуде.
Эрбийді 1843 жылы швед химигі Мосандер иттрийді талдау арқылы ашты. Ол бастапқыда эрбий оксиді деп атадытербий оксиді,сондықтан ерте неміс әдебиетінде тербий оксиді мен эрбий оксиді шатастырылды.
Тек 1860 жылдан кейін ғана түзетілді. Дәл сол кезеңделантанашылды, Мосандер алғаш ашылғанды талдап, зерттедіиттрий, және 1842 жылы баяндама жариялап, бастапқыда ашылғанын түсіндіредіиттрийжалғыз элемент оксиді емес, үш элементтің оксиді болды. Ол әлі де біреуін иттрий деп атады, ал біреуін атадыэрбия(эрбия жер). Элемент таңбасы ретінде орнатылғанEr. Ол иттрий кені алғаш ашылған жердің, Швецияның Стокгольм маңындағы шағын Йттер қаласының құрметіне аталған. Эрбийдің және басқа екі элементтің ашылуы,лантанжәнетербиум, ашылуына екінші есікті аштысирек жер элементтері, бұл сирек жер элементтерін ашудың екінші кезеңі. Олардың ашылуы сирек жер элементтерінің кейінгі үшінші ашылуыцерийжәнеиттрий.
Бүгін біз эрбийдің бірегей қасиеттерін және оның заманауи технологияда қолданылуын тереңірек түсіну үшін осы барлау саяхатына бірге шығамыз.
Эрбий элементінің қолдану өрістері
1. Лазерлік технология:Эрбий элементі лазерлік технологияда, әсіресе қатты күйдегі лазерлерде кеңінен қолданылады. Эрбиум иондары қатты күйдегі лазерлік материалдарда толқын ұзындығы шамамен 1,5 микрон болатын лазерлерді шығара алады, бұл талшықты-оптикалық байланыс және медициналық лазерлік хирургия сияқты салалар үшін үлкен маңызға ие.
2. Талшықты-оптикалық байланыс:Эрбий элементі талшықты-оптикалық байланыста жұмыс істеу үшін қажетті толқын ұзындығын шығара алатындықтан, ол талшықты күшейткіштерде қолданылады. Бұл оптикалық сигналдардың берілу қашықтығы мен тиімділігін арттыруға және байланыс желілерінің жұмысын жақсартуға көмектеседі.
3. Медициналық лазерлік хирургия:Эрбиум лазерлері медицина саласында, әсіресе тіндерді кесу және коагуляциялау үшін кеңінен қолданылады. Оның толқын ұзындығын таңдау эрбиум лазерлерін тиімді сіңіруге және офтальмологиялық хирургия сияқты жоғары дәлдіктегі лазерлік хирургия үшін пайдалануға мүмкіндік береді.
4. Магниттік материалдар және магнитті резонансты бейнелеу (МРТ):Кейбір магниттік материалдарға эрбийдің қосылуы олардың магниттік қасиеттерін өзгерте алады, бұл оларды магниттік-резонансты бейнелеуде (МРТ) маңызды қолданбаларға айналдырады. МРТ кескіндерінің контрастын жақсарту үшін эрбий қосылған магниттік материалдарды пайдалануға болады.
5. Оптикалық күшейткіштер:Эрбий оптикалық күшейткіштерде де қолданылады. Күшейткішке эрбий қосу арқылы оптикалық сигналдың күші мен берілу қашықтығын арттыра отырып, байланыс жүйесінде күшейтуге қол жеткізуге болады.
6. Атом энергетикасы саласы:Эрбиум-167 изотопының нейтрондық қимасы жоғары, сондықтан ол атом энергетикасында нейтрондарды анықтау және ядролық реакторларды басқару үшін нейтрон көзі ретінде пайдаланылады.
7. Ғылыми-зерттеу және зертханалар:Эрбиум зертханада зерттеу және зертханалық қолдану үшін бірегей детектор және маркер ретінде пайдаланылады. Оның ерекше спектрлік қасиеттері мен магниттік қасиеттері оны ғылыми зерттеулерде маңызды рөл атқарады.
Эрбиум заманауи ғылым мен технология мен медицинада таптырмас рөл атқарады және оның бірегей қасиеттері әртүрлі қолданбаларға маңызды қолдау көрсетеді.
Эрбийдің физикалық қасиеттері
Сыртқы түрі: Эрбий күмістей ақ түсті, қатты металл.
Тығыздығы: Эрбийдің тығыздығы шамамен 9,066 г/см3. Бұл эрбийдің салыстырмалы түрде тығыз металл екенін көрсетеді.
Балқу нүктесі: Эрбийдің балқу температурасы 1529 градус Цельсий (Фаренгейт бойынша 2784 градус). Бұл жоғары температурада эрбийдің қатты күйден сұйық күйге ауыса алатынын білдіреді.
Қайнау температурасы: Эрбийдің қайнау температурасы 2870 градус Цельсий (Фаренгейт бойынша 5198 градус). Бұл эрбийдің жоғары температурада сұйық күйден газ тәрізді күйге өтетін нүктесі.
Өткізгіштік: Эрбий - ең өткізгіш металдардың бірі және жақсы электр өткізгіштігі бар.
Магнитизм: бөлме температурасында эрбий ферромагниттік материал болып табылады. Ол белгілі бір температурадан төмен ферромагнетизмді көрсетеді, бірақ жоғары температурада бұл қасиетін жоғалтады.
Магниттік момент: Эрбий салыстырмалы түрде үлкен магниттік моментке ие, бұл оны магниттік материалдарда және магниттік қолданбаларда маңызды етеді.
Кристалл құрылымы: бөлме температурасында эрбийдің кристалдық құрылымы алтыбұрышты ең жақын қаптама болып табылады. Бұл құрылым оның қатты күйдегі қасиеттеріне әсер етеді.
Жылу өткізгіштік: Эрбийдің жоғары жылу өткізгіштігі бар, бұл оның жылу өткізгіштікте жақсы жұмыс істейтінін көрсетеді.
Радиоактивтілік: Эрбийдің өзі радиоактивті элемент емес, оның тұрақты изотоптары салыстырмалы түрде көп.
Спектрлік қасиеттер: Эрбиум көрінетін және жақын инфрақызыл спектрлік аймақтарда арнайы жұтылу және сәуле шығару сызықтарын көрсетеді, бұл оны лазерлік технология мен оптикалық қолданбаларда пайдалы етеді.
Эрбий элементінің физикалық қасиеттері оны лазерлік технологияда, оптикалық байланыста, медицинада және басқа да ғылыми-техникалық салаларда кеңінен қолдануға мүмкіндік береді.
Эрбийдің химиялық қасиеттері
Химиялық таңба: Эрбийдің химиялық таңбасы Эр.
Тотығу күйі: Эрбий әдетте +3 тотығу күйінде болады, бұл оның ең көп таралған тотығу дәрежесі. Қосылыстарда эрбий Er^3+ иондарын түзе алады.
Реактивтілігі: Эрбий бөлме температурасында салыстырмалы түрде тұрақты, бірақ ол ауада баяу тотығады. Ол су мен қышқылдарға баяу әрекет етеді, сондықтан кейбір қолданбаларда салыстырмалы түрде тұрақты болып қалуы мүмкін.
Ерігіштігі: Эрбий кәдімгі бейорганикалық қышқылдарда ериді және сәйкес эрбий тұздарын түзеді.
Оттегімен реакция: Эрбий оттегімен әрекеттесіп, оксидтер түзеді, негізіненEr2O3 (эрбий диоксиді). Бұл керамикалық глазурьлерде және басқа қолданбаларда жиі қолданылатын қызғылт-қызыл қатты зат.
Галогендермен реакция: Эрбий галогендермен әрекеттесіп, сәйкес галогенидтер түзе алады, мысалыэрбий фториді (ErF3), эрбий хлориді (ErCl3), т.б.
Күкіртпен реакция: Эрбий күкіртпен әрекеттесіп, сульфидтер түзе алады, мысалыэрбий сульфиді (Er2S3).
Азотпен әрекеттесу: Эрбий азотпен әрекеттесіп түзедіэрбий нитриді (ErN).
Кешендер: Эрбий әртүрлі комплекстер түзеді, әсіресе металлорганикалық химияда. Бұл кешендердің катализде және басқа салаларда қолдану мәні бар.
Тұрақты изотоптар: Эрбийдің бірнеше тұрақты изотоптары бар, олардың ең көп таралғаны Эр-166. Сонымен қатар, эрбийдің кейбір радиоактивті изотоптары бар, бірақ олардың салыстырмалы көптігі төмен.
Эрбиум элементінің химиялық қасиеттері оны әртүрлі салаларда оның жан-жақтылығын көрсете отырып, көптеген жоғары технологиялық қолданбалардың маңызды құрамдас бөлігі етеді.
Эрбидің биологиялық қасиеттері
Эрбидің организмдерде салыстырмалы түрде аз биологиялық қасиеттері бар, бірақ кейбір зерттеулер оның белгілі бір жағдайларда кейбір биологиялық процестерге қатыса алатынын көрсетті.
Биологиялық қолжетімділік: Эрбиум көптеген организмдер үшін микроэлемент болып табылады, бірақ оның организмдердегі биожетімділігі салыстырмалы түрде төмен.Лантаниондардың ағзалар сіңіруі және пайдалануы қиын, сондықтан олар организмдерде сирек маңызды рөл атқарады.
Уыттылық: Эрбиум әдетте басқа сирек жер элементтерімен салыстырғанда уыттылығы төмен болып саналады. Эрбия қосылыстары белгілі бір концентрацияларда салыстырмалы түрде зиянсыз болып саналады. Дегенмен, лантан иондарының жоғары концентрациясы организмдерге зиянды әсер етуі мүмкін, мысалы, жасуша зақымдануы және физиологиялық функцияларға кедергі.
Биологиялық қатысу: эрбиум организмдерде салыстырмалы түрде аз функцияларға ие болғанымен, кейбір зерттеулер оның кейбір нақты биологиялық процестерге қатыса алатынын көрсетті. Мысалы, кейбір зерттеулер эрбийдің өсімдіктердің өсуі мен гүлденуіне ықпал етуде белгілі бір рөл атқара алатынын көрсетті.
Медициналық қолдану: Эрбия және оның қосылыстары медицина саласында белгілі бір қолданбаларға ие. Мысалы, эрбий кейбір радионуклидтерді емдеуде, асқазан-ішек жолдарына контраст агенті ретінде және кейбір препараттар үшін көмекші қоспа ретінде қолданылуы мүмкін. Медициналық бейнелеуде эрби қосылыстары кейде контраст агенттері ретінде қолданылады.
Ағзадағы мазмұны: Эрбиум табиғатта аз мөлшерде болады, сондықтан оның мөлшері көптеген ағзаларда салыстырмалы түрде төмен. Кейбір зерттеулерде кейбір микроорганизмдер мен өсімдіктердің эрбийді сіңіріп, жинақтай алатыны анықталды.
Айта кету керек, эрбий адам ағзасы үшін маңызды элемент емес, сондықтан оның биологиялық функцияларын түсіну әлі де салыстырмалы түрде шектеулі. Қазіргі уақытта эрбийдің негізгі қолданулары әлі де биология саласында емес, материалтану, оптика және медицина сияқты техникалық салаларда шоғырланған.
Эрбийді өндіру және өндіру
Эрбиум - табиғатта салыстырмалы түрде сирек кездесетін сирек жер элементі.
1. Жер қыртысында тіршілік ету: Эрбий жер қыртысында бар, бірақ оның мөлшері салыстырмалы түрде төмен. Оның орташа мөлшері шамамен 0,3 мг/кг құрайды. Эрбий негізінен басқа сирек жер элементтерімен бірге рудалар түрінде болады.
2. Кендерде таралуы: Эрбий негізінен рудалар түрінде болады. Кең таралған кендерге иттрий эрбий кені, эрбий алюминий тасы, эрбий калий тасы және т.б. жатады. Бұл кендерде әдетте бір мезгілде басқа да сирек жер элементтері болады. Эрбиум әдетте үш валентті түрде болады.
3. Өндірістің негізгі елдері: Эрбиум өндіретін негізгі елдерге Қытай, АҚШ, Австралия, Бразилия және т.б. жатады. Бұл елдер сирек жер элементтерін өндіруде маңызды рөл атқарады.
4. Экстракция әдісі: Эрбий әдетте кендерден сирек жер элементтерін алу процесі арқылы алынады. Бұл эрбийді бөлу және тазарту үшін бірқатар химиялық және балқыту қадамдарын қамтиды.
5. Басқа элементтермен байланысы: Эрбийдің басқа сирек жер элементтеріне ұқсас қасиеттері бар, сондықтан өндіру және бөлу процесінде басқа сирек кездесетін элементтермен бірге өмір сүруді және өзара әсер етуді жиі ескеру қажет.
6. Қолдану салалары: Эрбиум ғылым мен техника саласында, әсіресе оптикалық байланыста, лазерлік технологияда және медициналық бейнелеуде кеңінен қолданылады. Шыныдағы шағылысқа қарсы қасиеттеріне байланысты эрбий оптикалық шыны дайындауда да қолданылады.
Эрбиум жер қыртысында салыстырмалы түрде сирек кездесетініне қарамастан, кейбір жоғары технологиялық қолдануда өзінің бірегей қасиеттеріне байланысты оған сұраныс бірте-бірте өсті, соның нәтижесінде тау-кен өндіру және өңдеу технологиялары үздіксіз дамып, жетілдірілді.
Эрбияны анықтаудың жалпы әдістері
Эрбийді анықтау әдістері әдетте аналитикалық химия әдістерін қамтиды. Төменде кейбір жиі қолданылатын эрбийді анықтау әдістерімен егжей-тегжейлі кіріспе берілген:
1. Атомдық абсорбциялық спектрометрия (AAS): AAS үлгідегі металл элементтерінің мазмұнын анықтауға жарамды кең таралған сандық талдау әдісі болып табылады. AAS-те үлгі атомизацияланады және белгілі бір толқын ұзындығы жарық шоғы арқылы өтеді, ал элементтің концентрациясын анықтау үшін үлгіде жұтылатын жарықтың қарқындылығы анықталады.
2. Индуктивті байланысқан плазмалық оптикалық эмиссия спектрометриясы (ICP-OES): ICP-OES – көп элементті талдауға жарамды жоғары сезімтал аналитикалық әдіс. ICP-OES-те үлгі спектрді шығару үшін үлгідегі атомдарды қоздыратын жоғары температуралы плазманы құру үшін индуктивті байланысқан плазма арқылы өтеді. Шығарылатын жарықтың толқын ұзындығы мен қарқындылығын анықтау арқылы үлгідегі әрбір элементтің концентрациясын анықтауға болады.
3. Масс-спектрометрия (ICP-MS): ICP-MS индуктивті байланысқан плазманы генерациялауды масс-спектрометрияның жоғары рұқсатымен біріктіреді және өте төмен концентрацияларда элементтік талдау үшін пайдаланылуы мүмкін. ICP-MS-те үлгі буланады және иондалады, содан кейін әрбір элементтің массалық спектрін алу үшін масс-спектрометр арқылы анықталады, сол арқылы оның концентрациясы анықталады.
4. Флуоресценция спектроскопиясы: Флуоресценция спектроскопиясы үлгідегі эрбий элементін қоздыру және шығарылатын флуоресценция сигналын өлшеу арқылы концентрацияны анықтайды. Бұл әдіс әсіресе сирек жер элементтерін қадағалау үшін тиімді.
5. Хроматография: Хроматографияны эрбий қосылыстарын бөлу және анықтау үшін пайдалануға болады. Мысалы, ион алмасу хроматографиясы мен кері фазалық сұйық хроматография екеуін де эрбий талдауына қолдануға болады.
Бұл әдістер әдетте зертханалық ортада орындалуы керек және озық аспаптар мен жабдықтарды пайдалануды талап етеді. Сәйкес анықтау әдісін таңдау әдетте үлгінің сипатына, қажетті сезімталдыққа, ажыратымдылыққа және зертханалық жабдықтың болуына байланысты.
Эрбий элементін өлшеу үшін атомдық абсорбция әдісін қолдану
Элементтерді өлшеуде атомдық абсорбция әдісі жоғары дәлдік пен сезімталдыққа ие және элементтердің химиялық қасиеттерін, қосылыс құрамын және мазмұнын зерттеудің тиімді құралы болып табылады.
Әрі қарай, эрбий элементінің құрамын өлшеу үшін атомдық абсорбция әдісін қолданамыз. Нақты қадамдар келесідей:
Біріншіден, құрамында эрбий элементі бар үлгіні дайындау қажет. Үлгі қатты, сұйық немесе газ болуы мүмкін. Қатты үлгілер үшін, әдетте, кейінгі атомизация процесі үшін оларды еріту немесе балқыту қажет.
Сәйкес атомдық абсорбциялық спектрометрді таңдаңыз. Өлшенетін үлгінің қасиеттеріне және өлшенетін эрбий мөлшерінің диапазонына сәйкес сәйкес атомдық абсорбциялық спектрометрді таңдаңыз.
Атомдық абсорбциялық спектрометрдің параметрлерін реттеңіз. Өлшенетін элементке және құрал үлгісіне сәйкес атомдық абсорбциялық спектрометрдің параметрлерін реттеңіз, соның ішінде жарық көзі, атомизатор, детектор және т.б.
Эрбий элементінің сіңіру қабілетін өлшеңіз. Сыналатын үлгіні тозаңдатқышқа салыңыз және жарық көзі арқылы белгілі бір толқын ұзындығының сәулеленуін шығарыңыз. Тексерілетін эрбий элементі осы жарық сәулесін жұтып, энергия деңгейінің ауысуын қамтамасыз етеді. Эрбий элементінің сіңіру қабілеті детектормен өлшенеді.
Эрбий элементінің құрамын есептеңіз. Жұтылу және стандартты қисық негізінде эрбий элементінің құрамын есептеңіз.
Ғылыми сахнада эрбиум өзінің жұмбақ және қайталанбас қасиеттерімен адамның технологиялық ізденістері мен инновацияларына тамаша әсер қосты. Жер қыртысының тереңдігінен бастап зертханадағы жоғары технологиялық қолданбаларға дейін эрбийдің саяхаты адамзаттың элементтің құпиясын тынымсыз іздеуіне куә болды. Оның оптикалық байланыста, лазерлік технологияда және медицинада қолданылуы біздің өмірімізге көбірек мүмкіндіктер енгізді, бұл бізге бір кездері көмескіленген аймақтарды қарауға мүмкіндік берді.
Алдағы беймәлім жолды жарықтандыру үшін оптикадағы кристалды шыны кесегінен эрбий жарқырағанындай, ғылым залындағы зерттеушілерге білім тұңғиығына жол ашады. Эрбий – периодтық жүйедегі жарқыраған жұлдыз ғана емес, сонымен бірге адамзаттың ғылым мен техниканың шыңына шығуына қуатты көмекші.
Алдағы жылдарда біз эрбийдің құпиясын тереңірек зерттеп, таңғажайып қолданбаларды таба аламыз, осылайша бұл «элемент жұлдызы» адамзаттың даму жолында жарқырап, алға қарай нұрландыра береді деп үміттенемін. Эрбиум элементінің тарихы жалғасуда және біз эрбийдің болашақта ғылыми сахнада бізге қандай кереметтер көрсететінін асыға күтеміз.
Қосымша ақпарат алу үшін plsбізбен хабарласыңытөменде:
Whatsapp&тел:008613524231522
Email:sales@shxlchem.com
Жіберу уақыты: 21 қараша 2024 ж