Holmio elementas ir bendrieji aptikimo metodai
Periodinėje cheminių elementų lentelėje yra elementas, vadinamasholmium, kuris yra retas metalas. Šis elementas yra kietas kambario temperatūroje, turi aukštą lydymosi ir virimo temperatūrą. Tačiau tai nėra pati patraukliausia holmio elemento dalis. Tikrasis jo žavesys slypi tame, kad susijaudinęs skleidžia gražią žalią šviesą. Holmio elementas šioje susijaudinusioje būsenoje yra tarsi mirgantis žalias brangakmenis, gražus ir paslaptingas. Žmonės turi palyginti trumpą Holmio elemento pažinimo istoriją. 1879 m. švedų chemikas Peras Theodoras Klebe pirmą kartą atrado holmio elementą ir pavadino jį savo gimtojo miesto vardu. Studijuodamas nešvarų erbį, jis savarankiškai atrado holmį pašalindamasitrisirskandis. Rudąją medžiagą jis pavadino Holmia (lotyniškas Stokholmo pavadinimas), o žaliąją – Thulia. Tada jis sėkmingai atskyrė disprozį, kad atskirtų gryną holmį. Periodinėje cheminių elementų lentelėje holmis turi keletą labai unikalių savybių ir naudojimo būdų. Holmis yra retųjų žemių elementas, turintis labai stiprų magnetizmą, todėl jis dažnai naudojamas magnetinėms medžiagoms gaminti. Tuo pačiu metu holmis taip pat turi aukštą lūžio rodiklį, todėl jis yra ideali medžiaga optiniams instrumentams ir optiniams pluoštams gaminti. Be to, holmis taip pat vaidina svarbų vaidmenį medicinos, energetikos ir aplinkos apsaugos srityse. Šiandien pažvelkime į šį magišką elementą, turintį platų pritaikymo spektrą – holmium. Tyrinėkite jos paslaptis ir pajuskite jos didelį indėlį į žmonių visuomenę.
Holmio elemento taikymo sritys
Holmis yra cheminis elementas, kurio atominis skaičius yra 67 ir priklauso lantanido serijai. Toliau pateikiamas išsamus įvadas į kai kurias holmio elemento taikymo sritis:
1. Holmio magnetas:Holmis pasižymi geromis magnetinėmis savybėmis ir yra plačiai naudojamas kaip medžiaga magnetams gaminti. Ypač atliekant aukštos temperatūros superlaidumo tyrimus, holmio magnetai dažnai naudojami kaip superlaidininkų medžiagos, siekiant sustiprinti superlaidininkų magnetinį lauką.
2. Holmio stiklas:Holmis gali suteikti stiklui ypatingų optinių savybių ir yra naudojamas holmio stiklo lazeriams gaminti. Holmium lazeriai plačiai naudojami medicinoje ir pramonėje, gali būti naudojami akių ligoms gydyti, metalams ir kitoms medžiagoms pjauti ir kt.
3. Branduolinės energijos pramonė:Holmio izotopas holmium-165 turi didelį neutronų gaudymo skerspjūvį ir yra naudojamas kontroliuoti neutronų srautą ir branduolinių reaktorių galios paskirstymą.
4. Optiniai įrenginiai: Holmium taip pat turi tam tikrų pritaikymų optiniuose įrenginiuose, pavyzdžiui, optiniuose bangolaidžiuose, fotodetektoriuose, moduliatoriuose ir kt.
5. Fluorescencinės medžiagos:Holmio junginiai gali būti naudojami kaip fluorescencinės medžiagos fluorescencinėms lempoms, fluorescenciniams ekranams ir fluorescenciniams indikatoriams gaminti.6. Metalų lydiniai:Holmio galima dėti į kitus metalus, kad būtų pagaminti lydiniai, pagerinantys metalų terminį stabilumą, atsparumą korozijai ir suvirinimo savybes. Jis dažnai naudojamas orlaivių varikliams, automobilių varikliams ir cheminei įrangai gaminti. Holmium naudojamas magnetuose, stiklo lazeriuose, branduolinės energijos pramonėje, optiniuose įrenginiuose, fluorescencinėse medžiagose ir metalų lydiniuose.
Holmio elemento fizinės savybės
1. Atominė struktūra: Holmio atominę struktūrą sudaro 67 elektronai. Pagal elektroninę konfigūraciją pirmame sluoksnyje yra 2 elektronai, antrajame 8 elektronai, trečiajame sluoksnyje 18 elektronų ir ketvirtame sluoksnyje 29 elektronai. Todėl atokiausiame sluoksnyje yra 2 vienišos elektronų poros.
2. Tankis ir kietumas: Holmio tankis yra 8,78 g/cm3, o tai yra gana didelis tankis. Jo kietumas yra apie 5,4 Mohso.
3. Lydymosi temperatūra ir virimo temperatūra: Holmio lydymosi temperatūra yra apie 1474 laipsnių Celsijaus, o virimo temperatūra yra apie 2695 laipsnių Celsijaus.
4. Magnetizmas: Holmis yra gero magnetizmo metalas. Jis rodo feromagnetizmą esant žemai temperatūrai, bet palaipsniui praranda savo magnetiškumą aukštoje temperatūroje. Holmio magnetizmas daro jį svarbiu naudojant magnetus ir atliekant aukštos temperatūros superlaidumo tyrimus.
5. Spektrinės charakteristikos: Holmio matomame spektre matomos sugerties ir emisijos linijos. Jo emisijos linijos daugiausia yra žalios ir raudonos spektro diapazonuose, todėl holmio junginiai paprastai būna žalios arba raudonos spalvos.
6. Šilumos laidumas: Holmio šilumos laidumas yra gana didelis – apie 16,2 W/m·Kelvino. Dėl to holmis yra vertingas kai kuriose srityse, kurioms reikalingas puikus šilumos laidumas. Holmis yra didelio tankio, kietumo ir magnetizmo metalas. Jis vaidina svarbų vaidmenį magnetuose, aukštos temperatūros superlaidininkus, spektroskopiją ir šilumos laidumą.
Cheminės holmio savybės
1. Reaktyvumas: Holmis yra gana stabilus metalas, kuris lėtai reaguoja su dauguma nemetalinių elementų ir rūgščių. Kambario temperatūroje su oru ir vandeniu nereaguoja, tačiau kaitinant iki aukštos temperatūros reaguoja su ore esančiu deguonimi ir susidaro holmio oksidas.
2. Tirpumas: Holmis gerai tirpsta rūgštiniuose tirpaluose ir gali reaguoti su koncentruota sieros rūgštimi, azoto rūgštimi ir druskos rūgštimi, kad susidarytų atitinkamos holmio druskos.
3. Oksidacijos būsena: Holmio oksidacijos laipsnis paprastai yra +3. Jis gali sudaryti įvairius junginius, tokius kaip oksidai (Ho2O3), chloridai (HoCl3), sulfatai (Ho2(SO4)3) ir tt Be to, holmis taip pat gali turėti oksidacijos būsenų, pvz., +2, +4 ir +5, tačiau šios oksidacijos būsenos yra retesnės.
4. Kompleksai: Holmis gali sudaryti įvairius kompleksus, iš kurių dažniausiai yra kompleksai, kurių centre yra holmio (III) jonai. Šie kompleksai atlieka svarbų vaidmenį atliekant cheminę analizę, katalizatorius ir biocheminius tyrimus.
5. Reaktyvumas: Holmio reaktingumas cheminėse reakcijose paprastai būna gana silpnas. Jis gali dalyvauti daugelio tipų cheminėse reakcijose, tokiose kaip oksidacijos-redukcijos reakcijos, koordinavimo reakcijos ir sudėtingos reakcijos. Holmis yra gana stabilus metalas, o jo chemines savybes daugiausia atspindi santykinai mažas reaktyvumas, geras tirpumas, įvairios oksidacijos būsenos ir įvairių kompleksų susidarymas. Dėl šių savybių holmis plačiai naudojamas cheminėse reakcijose, koordinacinėje chemijoje ir biocheminiuose tyrimuose.
Biologinės holmio savybės
Biologinės holmio savybės buvo palyginti mažai ištirtos, o iki šiol mums žinoma informacija yra ribota. Štai keletas holmio savybių organizmuose:
1. Biologinis prieinamumas: Holmis yra gana retas gamtoje, todėl jo kiekis organizmuose yra labai mažas. Holmio biologinis prieinamumas yra prastas, tai yra, organizmo gebėjimas nuryti ir įsisavinti holmį yra ribotas, o tai yra viena iš priežasčių, kodėl holmio funkcijos ir poveikis žmogaus organizme nėra visiškai suprantamos.
2. Fiziologinė funkcija. Nors žinių apie fiziologines holmio funkcijas yra nedaug, tyrimai parodė, kad holmis gali dalyvauti kai kuriuose svarbiuose žmogaus organizmo biocheminiuose procesuose. Moksliniai tyrimai parodė, kad holmis gali būti susijęs su kaulų ir raumenų sveikata, tačiau konkretus mechanizmas vis dar neaiškus.
3. Toksiškumas: dėl mažo biologinio prieinamumo holmio toksiškumas žmogaus organizmui yra palyginti mažas. Atliekant laboratorinius tyrimus su gyvūnais, didelės holmio junginių koncentracijos poveikis gali pakenkti kepenims ir inkstams, tačiau dabartiniai ūminio ir lėtinio holmio toksiškumo tyrimai yra palyginti riboti. Biologinės holmio savybės gyvuose organizmuose dar nėra visiškai suprantamos. Šiuolaikiniai tyrimai sutelkti į galimas jo fiziologines funkcijas ir toksinį poveikį gyviems organizmams. Nuolat tobulėjant mokslui ir technologijoms, holmio biologinių savybių tyrimai ir toliau gilės.
Natūralus holmio paplitimas
Holmio paplitimas gamtoje yra labai retas ir yra vienas iš elementų, kurių žemės plutoje yra itin mažai. Toliau pateikiamas holmio pasiskirstymas gamtoje:
1. Pasiskirstymas žemės plutoje: Holmio kiekis žemės plutoje yra apie 1,3 ppm (miljoninės dalys), kuris yra gana retas elementas žemės plutoje. Nepaisant mažo holmio kiekio, jo galima rasti kai kuriose uolienose ir rūdose, pavyzdžiui, rūdose, kuriose yra retųjų žemių elementų.
2. Buvimas mineraluose: Holmio daugiausia yra rūdose oksidų pavidalu, pvz., holmio oksido (Ho2O3). Ho2O3 yra aretųjų žemių oksidasrūda, kurioje yra didelė holmio koncentracija.
3. Sudėtis gamtoje: Holmis paprastai egzistuoja kartu su kitais retųjų žemių elementais ir dalimi lantanido elementų. Gamtoje jis gali egzistuoti oksidų, sulfatų, karbonatų ir kt.
4. Geografinė paplitimo vieta: Holmio paplitimas yra gana vienodas visame pasaulyje, tačiau jo gamyba yra labai ribota. Kai kurios šalys turi tam tikrų holmio rūdos išteklių, pavyzdžiui, Kinija, Australija, Brazilija ir kt. Holmis yra gana retas gamtoje ir daugiausia yra oksidų pavidalu rūdose. Nors kiekis nedidelis, jis egzistuoja kartu su kitais retųjų žemių elementais ir gali būti aptinkamas tam tikroje specifinėje geologinėje aplinkoje. Dėl jo retumo ir platinimo apribojimų holmio gavyba ir panaudojimas yra gana sudėtingas.
Holmio elemento gavyba ir lydymas
Holmis yra retųjų žemių elementas, o jo gavybos ir gavybos procesas yra panašus į kitus retųjų žemių elementus. Toliau pateikiamas išsamus įvadas į holmio elemento kasybos ir gavybos procesą:
1. Holmio rūdos paieška: Holmio galima rasti retųjų žemių rūdose, o įprastos holmio rūdos apima oksido ir karbonato rūdas. Šios rūdos gali būti požeminėse arba atvirose duobėse mineralų telkiniuose.
2. Rūdos smulkinimas ir šlifavimas: Po kasybos holmio rūdą reikia susmulkinti ir sumalti į smulkesnes daleles bei toliau rafinuoti.
3. Flotacija: Holmio rūdos atskyrimas nuo kitų priemaišų flotacijos metodu. Flotacijos procese dažnai naudojamas skiediklis ir putplasčio agentas, kad holmio rūda plūduriuotų ant skysčio paviršiaus, o po to atliekamas fizinis ir cheminis apdorojimas.
4. Hidratacija: Po flotacijos holmio rūda bus hidratuojama, kad ji virstų holmio druskomis. Hidratacijos apdorojimas paprastai apima rūdos reakciją su praskiestu rūgšties tirpalu, kad susidarytų holmio rūgšties druskos tirpalas.
5. Nusodinimas ir filtravimas: Reguliuojant reakcijos sąlygas holmio rūgšties druskos tirpale esantis holmis nusodinamas. Tada filtruokite nuosėdas, kad atskirtumėte grynas holmio nuosėdas.
6. Kalcinavimas: Holmio nuosėdos turi būti kalcinuojamos. Šis procesas apima holmio nuosėdų kaitinimą iki aukštos temperatūros, kad jos virstų holmio oksidu.
7. Redukcija: Holmio oksidas redukuojamas, kad virstų metaliniu holmiu. Paprastai redukuojantys agentai (pavyzdžiui, vandenilis) naudojami redukavimui aukštoje temperatūroje. 8. Rafinavimas: redukuotame metaliniame holmie gali būti kitų priemaišų, todėl jį reikia rafinuoti ir išvalyti. Rafinavimo metodai apima ekstrakciją tirpikliu, elektrolizę ir cheminę redukciją. Atlikus aukščiau nurodytus veiksmus, didelio grynumoholmio metalasgalima gauti. Šie holmio metalai gali būti naudojami lydiniams, magnetinėms medžiagoms, branduolinės energijos pramonei ir lazeriniams prietaisams ruošti. Verta paminėti, kad retųjų žemių elementų kasybos ir gavybos procesas yra gana sudėtingas ir reikalauja pažangių technologijų bei įrangos, kad būtų galima efektyviai ir pigiai gaminti.
Holmio elemento aptikimo metodai
1. Atominės sugerties spektrometrija (AAS): Atominė sugerties spektrometrija yra dažniausiai naudojamas kiekybinės analizės metodas, kurio metu naudojami tam tikrų bangų ilgių sugerties spektrai holmio koncentracijai mėginyje nustatyti. Jis purškia bandinį, kurį reikia tirti, liepsnoje, o tada per spektrometrą išmatuoja holmio absorbcijos intensyvumą mėginyje. Šis metodas tinka holmiui aptikti esant didesnėms koncentracijoms.
2. Induktyviai susietos plazmos optinės emisijos spektrometrija (ICP-OES): Induktyviai susietos plazmos optinės emisijos spektrometrija yra labai jautrus ir selektyvus analizės metodas, plačiai naudojamas atliekant kelių elementų analizę. Jis purškia mėginį ir sudaro plazmą, kad būtų galima išmatuoti specifinį bangos ilgį ir holmio emisijos intensyvumą spektrometre.
3. Induktyviai susietos plazmos masės spektrometrija (ICP-MS): Induktyviai susietos plazmos masės spektrometrija yra labai jautrus ir didelės skiriamosios gebos analizės metodas, kurį galima naudoti izotopų santykio nustatymui ir mikroelementų analizei. Jis purškia mėginį ir sudaro plazmą, kad būtų galima išmatuoti holmio masės ir krūvio santykį masės spektrometre.
4. Rentgeno spindulių fluorescencinė spektrometrija (XRF): Rentgeno spindulių fluorescencinė spektrometrija naudoja fluorescencijos spektrą, kurį sukuria mėginys, sužadintas rentgeno spinduliais, kad analizuotų elementų turinį. Jis gali greitai ir nedestruktyviai nustatyti holmio kiekį mėginyje. Šie metodai plačiai naudojami laboratorijose ir pramonės srityse holmio kiekybinei analizei ir kokybės kontrolei. Tinkamo metodo pasirinkimas priklauso nuo tokių veiksnių kaip mėginio tipas, reikalinga aptikimo riba ir aptikimo tikslumas.
Specifinis holmio atominės absorbcijos metodo taikymas
Atliekant elementų matavimą, atominės sugerties metodas pasižymi dideliu tikslumu ir jautrumu bei yra efektyvi priemonė cheminėms savybėms, junginių sudėčiai ir elementų kiekiui tirti. Toliau holmio kiekiui matuoti naudojame atominės absorbcijos metodą. Konkretūs žingsniai yra tokie: Paruoškite mėginį matuoti. Paruoškite išmatuojamą mėginį į tirpalą, kuris paprastai turi būti suardomas su mišria rūgštimi, kad būtų galima išmatuoti. Pasirinkite tinkamą atominės absorbcijos spektrometrą. Atsižvelgdami į išmatuojamo mėginio savybes ir išmatuojamo holmio kiekio intervalą, pasirinkite tinkamą atominės absorbcijos spektrometrą. Sureguliuokite atominės sugerties spektrometro parametrus. Pagal matuojamą elementą ir prietaiso modelį sureguliuokite atominės sugerties spektrometro parametrus, įskaitant šviesos šaltinį, purkštuvą, detektorių ir kt. Išmatuokite holmio absorbciją. Matuojamą mėginį įdėkite į purkštuvą ir per šviesos šaltinį išskirkite tam tikro bangos ilgio šviesos spinduliuotę. Matuojamas holmio elementas sugers šią šviesos spinduliuotę ir sukurs energijos lygio perėjimus. Išmatuokite holmio absorbciją per detektorių. Apskaičiuokite holmio kiekį. Pagal absorbciją ir standartinę kreivę apskaičiuojamas holmio kiekis. Toliau pateikiami konkretūs holmio matavimo prietaiso parametrai.
Holmio (Ho) standartas: holmio oksidas (analitinis grynumas).
Metodas: Tiksliai pasverkite 1,1455 g Ho2O3, ištirpinkite 20 ml 5 mol druskos rūgšties, praskieskite vandeniu iki 1 l, Ho koncentracija šiame tirpale yra 1000 μg/mL. Laikyti polietileno buteliuke nuo šviesos.
Liepsnos tipas: azoto oksidas-acetilenas, sodri liepsna
Analizės parametrai: Bangos ilgis (nm) 410,4 Spektro juostos plotis (nm) 0,2
Filtro koeficientas 0,6 Rekomenduojama lempos srovė (mA) 6
Neigiama aukštoji įtampa (v) 384,5
Degimo galvutės aukštis (mm) 12
Integravimo laikas (S) 3
Oro slėgis ir srautas (MP, ml/min) 0,25, 5000
Azoto oksido slėgis ir srautas (MP, ml/min) 0,22, 5000
Acetileno slėgis ir srautas (MP, ml/min) 0,1, 4500
Tiesinės koreliacijos koeficientas 0,9980
Būdinga koncentracija (μg/mL) 0,841
Skaičiavimo metodas Nepertraukiamas metodas Tirpalo rūgštingumas 0,5 %
HCl matavimo lentelė:
Kalibravimo kreivė:
Trukdžiai: Holmis yra dalinai jonizuotas azoto oksido-acetileno liepsnoje. Kalio nitrato arba kalio chlorido pridėjimas iki galutinės 2000 μg/mL kalio koncentracijos gali slopinti holmio jonizaciją. Realiame darbe būtina parinkti tinkamą matavimo metodą pagal konkrečius aikštelės poreikius. Šie metodai plačiai naudojami analizuojant ir aptikiant kadmį laboratorijose ir pramonės šakose.
Savo unikaliomis savybėmis ir plačiu panaudojimo spektru Holmium parodė didelį potencialą daugelyje sričių. Suprasdami istoriją, atradimų procesą,Holmio svarbą ir taikymą, galime geriau suprasti šio magiško elemento svarbą ir vertę. Tikėkimės, kad Holmium ateityje atneš daugiau netikėtumų ir proveržių žmonių visuomenei ir labiau prisidės prie mokslo ir technologijų pažangos bei tvaraus vystymosi skatinimo.
Norėdami gauti daugiau informacijos arba pasiteirauti Holmium, kviečiame įsusisiekite su mumis
Kas&tel:008613524231522
Email:sales@shxlchem.com
Paskelbimo laikas: 2024-11-13