Elemen Holmium dan Kaedah Pengesanan Biasa
Dalam jadual berkala unsur kimia, terdapat unsur yang dipanggilholmium, iaitu logam yang jarang ditemui. Unsur ini pepejal pada suhu bilik dan mempunyai takat lebur dan takat didih yang tinggi. Walau bagaimanapun, ini bukan bahagian paling menarik bagi unsur holmium. Daya tarikan sebenar terletak pada hakikat bahawa apabila ia teruja, ia memancarkan cahaya hijau yang indah. Unsur holmium dalam keadaan teruja ini adalah seperti permata hijau yang berkelip, cantik dan misteri. Manusia mempunyai sejarah kognitif yang agak pendek tentang unsur holmium. Pada tahun 1879, ahli kimia Sweden Per Theodor Klebe mula-mula menemui unsur holmium dan menamakannya sempena kampung halamannya. Semasa mengkaji erbium yang tidak tulen, dia secara bebas menemui holmium dengan mengalih keluaryttriumdanskandium. Dia menamakan bahan coklat Holmia (nama Latin untuk Stockholm) dan bahan hijau Thulia. Dia kemudiannya berjaya mengasingkan dysprosium untuk memisahkan holmium tulen.Dalam jadual berkala unsur kimia, holmium mempunyai beberapa sifat dan kegunaan yang sangat unik. Holmium ialah unsur nadir bumi dengan kemagnetan yang sangat kuat, jadi ia sering digunakan untuk membuat bahan magnet. Pada masa yang sama, holmium juga mempunyai indeks biasan yang tinggi, menjadikannya bahan yang sesuai untuk membuat instrumen optik dan gentian optik. Selain itu, holmium juga memainkan peranan penting dalam bidang perubatan, tenaga, dan perlindungan alam sekitar. Hari ini, mari kita masuk ke elemen ajaib ini dengan pelbagai aplikasi - holmium. Terokai misterinya dan rasai sumbangan besarnya kepada masyarakat manusia.
Medan aplikasi unsur holmium
Holmium ialah unsur kimia dengan nombor atom 67 dan tergolong dalam siri lantanida. Berikut ialah pengenalan terperinci kepada beberapa bidang aplikasi unsur holmium:
1. Magnet holmium:Holmium mempunyai sifat magnetik yang baik dan digunakan secara meluas sebagai bahan untuk membuat magnet. Terutamanya dalam penyelidikan superkonduktiviti suhu tinggi, magnet holmium sering digunakan sebagai bahan untuk superkonduktor untuk meningkatkan medan magnet superkonduktor.
2. Kaca holmium:Holmium boleh memberikan ciri optik khas kaca dan digunakan untuk membuat laser kaca holmium. Laser holmium digunakan secara meluas dalam perubatan dan industri, dan boleh digunakan untuk merawat penyakit mata, memotong logam dan bahan lain, dsb.
3. Industri tenaga nuklear:Isotop Holmium holmium-165 mempunyai keratan rentas tangkapan neutron yang tinggi dan digunakan untuk mengawal fluks neutron dan pengagihan kuasa reaktor nuklear.
4. Peranti optik: Holmium juga mempunyai beberapa aplikasi dalam peranti optik, seperti pandu gelombang optik, pengesan foto, modulator, dll. dalam komunikasi gentian optik.
5. Bahan pendarfluor:Sebatian holmium boleh digunakan sebagai bahan pendarfluor untuk mengeluarkan lampu pendarfluor, skrin paparan pendarfluor dan penunjuk pendarfluor.6. Aloi logam:Holmium boleh ditambah kepada logam lain untuk membuat aloi untuk meningkatkan kestabilan haba, rintangan kakisan dan prestasi kimpalan logam. Ia sering digunakan untuk mengeluarkan enjin pesawat, enjin kereta dan peralatan kimia. Holmium mempunyai aplikasi penting dalam magnet, laser kaca, industri tenaga nuklear, peranti optik, bahan pendarfluor dan aloi logam.
Sifat fizikal unsur holmium
1. Struktur atom: Struktur atom holmium terdiri daripada 67 elektron. Dalam konfigurasi elektroniknya, terdapat 2 elektron pada lapisan pertama, 8 elektron pada lapisan kedua, 18 elektron pada lapisan ketiga, dan 29 elektron pada lapisan keempat. Oleh itu, terdapat 2 pasangan elektron tunggal di lapisan paling luar.
2. Ketumpatan dan kekerasan: Ketumpatan holmium ialah 8.78 g/cm3, iaitu ketumpatan yang agak tinggi. Kekerasannya adalah kira-kira 5.4 kekerasan Mohs.
3. Takat lebur dan takat didih: Takat lebur holmium adalah kira-kira 1474 darjah Celsius dan takat didih adalah kira-kira 2695 darjah Celsius.
4. Kemagnetan: Holmium ialah logam dengan kemagnetan yang baik. Ia menunjukkan feromagnetisme pada suhu rendah, tetapi secara beransur-ansur kehilangan kemagnetannya pada suhu tinggi. Kemagnetan holmium menjadikannya penting dalam aplikasi magnet dan dalam penyelidikan superkonduktiviti suhu tinggi.
5. Ciri-ciri spektrum: Holmium menunjukkan garisan penyerapan dan pelepasan yang jelas dalam spektrum yang boleh dilihat. Garis pelepasannya terletak terutamanya dalam julat spektrum hijau dan merah, menyebabkan sebatian holmium biasanya mempunyai warna hijau atau merah.
6. Kekonduksian terma: Holmium mempunyai kekonduksian terma yang agak tinggi iaitu kira-kira 16.2 W/m·Kelvin. Ini menjadikan holmium berharga dalam sesetengah aplikasi yang memerlukan kekonduksian terma yang sangat baik. Holmium adalah logam dengan ketumpatan tinggi, kekerasan dan kemagnetan. Ia memainkan peranan penting dalam magnet, superkonduktor suhu tinggi, spektroskopi dan kekonduksian terma.
Sifat kimia holmium
1. Kereaktifan: Holmium ialah logam yang agak stabil yang bertindak balas perlahan dengan kebanyakan unsur bukan logam dan asid. Ia tidak bertindak balas dengan udara dan air pada suhu bilik, tetapi apabila dipanaskan pada suhu tinggi, ia bertindak balas dengan oksigen di udara untuk membentuk holmium oksida.
2. Keterlarutan: Holmium mempunyai keterlarutan yang baik dalam larutan berasid dan boleh bertindak balas dengan asid sulfurik pekat, asid nitrik dan asid hidroklorik untuk menghasilkan garam holmium yang sepadan.
3. Keadaan pengoksidaan: Keadaan pengoksidaan holmium biasanya +3. Ia boleh membentuk pelbagai sebatian, seperti oksida (Ho2O3), klorida (HoCl3), sulfat (Ho2(SO4)3), dsb. Selain itu, holmium juga boleh menunjukkan keadaan pengoksidaan seperti +2, +4 dan +5, tetapi keadaan pengoksidaan ini kurang biasa.
4. Kompleks: Holmium boleh membentuk pelbagai kompleks, yang paling biasa adalah kompleks yang berpusat pada ion holmium (III). Kompleks ini memainkan peranan penting dalam analisis kimia, pemangkin dan penyelidikan biokimia.
5. Kereaktifan: Holmium biasanya menunjukkan kereaktifan yang agak ringan dalam tindak balas kimia. Ia boleh mengambil bahagian dalam pelbagai jenis tindak balas kimia seperti tindak balas pengoksidaan-pengurangan, tindak balas koordinasi dan tindak balas kompleks. Holmium adalah logam yang agak stabil, dan sifat kimianya dicerminkan terutamanya dalam kereaktifan yang agak rendah, keterlarutan yang baik, pelbagai keadaan pengoksidaan, dan pembentukan pelbagai kompleks. Ciri-ciri ini menjadikan holmium digunakan secara meluas dalam tindak balas kimia, kimia koordinasi, dan penyelidikan biokimia.
Sifat biologi holmium
Sifat biologi holmium agak kurang dikaji, dan maklumat yang kita ketahui setakat ini adalah terhad. Berikut adalah beberapa sifat holmium dalam organisma:
1. Ketersediaan bio: Holmium agak jarang berlaku, jadi kandungannya dalam organisma adalah sangat rendah. Holmium mempunyai bioavailabiliti yang lemah, iaitu keupayaan organisma untuk menelan dan menyerap holmium adalah terhad, yang merupakan salah satu sebab mengapa fungsi dan kesan holmium dalam tubuh manusia tidak difahami sepenuhnya.
2. Fungsi fisiologi: Walaupun terdapat pengetahuan terhad tentang fungsi fisiologi holmium, kajian telah menunjukkan bahawa holmium mungkin terlibat dalam beberapa proses biokimia penting dalam tubuh manusia. Kajian saintifik telah menunjukkan bahawa holmium mungkin berkaitan dengan kesihatan tulang dan otot, tetapi mekanisme khusus masih tidak jelas.
3. Ketoksikan: Oleh kerana bioavailabilitinya yang rendah, holmium mempunyai ketoksikan yang agak rendah kepada tubuh manusia. Dalam kajian haiwan makmal, pendedahan kepada sebatian holmium berkepekatan tinggi boleh menyebabkan sedikit kerosakan pada hati dan buah pinggang, tetapi penyelidikan semasa mengenai ketoksikan akut dan kronik holmium agak terhad. Sifat biologi holmium dalam organisma hidup masih belum difahami sepenuhnya. Penyelidikan semasa memberi tumpuan kepada kemungkinan fungsi fisiologi dan kesan toksiknya terhadap organisma hidup. Dengan kemajuan berterusan sains dan teknologi, penyelidikan tentang sifat biologi holmium akan terus mendalam.
Pengedaran semula jadi holmium
Taburan holmium dalam alam semula jadi sangat jarang berlaku, dan ia adalah salah satu unsur yang mempunyai kandungan yang sangat rendah dalam kerak bumi. Berikut ialah taburan holmium dalam alam semula jadi:
1. Taburan dalam kerak bumi: Kandungan holmium dalam kerak bumi adalah kira-kira 1.3ppm (bahagian per juta), iaitu unsur yang agak jarang berlaku dalam kerak bumi. Walaupun kandungannya rendah, holmium boleh didapati dalam beberapa batu dan bijih, seperti bijih yang mengandungi unsur nadir bumi.
2. Kehadiran dalam mineral: Holmium terutamanya wujud dalam bijih dalam bentuk oksida, seperti holmium oksida (Ho2O3). Ho2O3 ialah aoksida nadir bumibijih yang mengandungi kepekatan holmium yang tinggi.
3. Komposisi dalam alam semula jadi: Holmium biasanya wujud bersama unsur nadir bumi yang lain dan sebahagian daripada unsur lantanida. Ia boleh wujud dalam alam semula jadi dalam bentuk oksida, sulfat, karbonat, dll.
4. Lokasi geografi pengedaran: Pengedaran holmium secara relatifnya seragam di seluruh dunia, tetapi pengeluarannya sangat terhad. Sesetengah negara mempunyai sumber bijih holmium tertentu, seperti China, Australia, Brazil, dsb. Holmium agak jarang berlaku dan wujud terutamanya dalam bentuk oksida dalam bijih. Walaupun kandungannya rendah, ia wujud bersama unsur nadir bumi yang lain dan boleh ditemui dalam beberapa persekitaran geologi tertentu. Oleh kerana jarang dan sekatan pengedarannya, perlombongan dan penggunaan holmium agak sukar.
Pengekstrakan dan Peleburan Unsur Holmium
Holmium ialah unsur nadir bumi, dan proses perlombongan serta pengekstrakannya adalah serupa dengan unsur nadir bumi yang lain. Berikut ialah pengenalan terperinci kepada proses perlombongan dan pengekstrakan unsur holmium:
1. Mencari bijih holmium: Holmium boleh ditemui dalam bijih nadir bumi, dan bijih holmium biasa termasuk bijih oksida dan bijih karbonat. Bijih ini mungkin wujud dalam deposit mineral bawah tanah atau lubang terbuka.
2. Menghancur dan Mengisar Bijih: Selepas melombong, bijih holmium perlu dihancurkan dan dikisar menjadi zarah yang lebih kecil dan ditapis lagi.
3. Pengapungan: Pengasingan bijih holmium daripada kekotoran lain melalui kaedah pengapungan. Dalam proses pengapungan, agen pelarut dan buih sering digunakan untuk membuat bijih holmium terapung di permukaan cecair, dan kemudian menjalankan rawatan fizikal dan kimia.
4. Penghidratan: Selepas pengapungan, bijih holmium akan menjalani rawatan penghidratan untuk mengubahnya menjadi garam holmium. Rawatan penghidratan biasanya melibatkan tindak balas bijih dengan larutan asid cair untuk membentuk larutan garam asid holmium.
5. Pemendakan dan penapisan: Dengan melaraskan keadaan tindak balas, holmium dalam larutan garam asid holmium dimendakan. Kemudian, tapis mendakan untuk memisahkan mendakan holmium tulen.
6. Pengkalsinan: Mendakan Holmium perlu menjalani rawatan pengkalsinan. Proses ini melibatkan pemanasan mendakan holmium kepada suhu tinggi untuk mengubahnya menjadi holmium oksida.
7. Pengurangan: Holmium oksida menjalani rawatan pengurangan untuk berubah menjadi holmium logam. Biasanya, agen penurun (seperti hidrogen) digunakan untuk pengurangan dalam keadaan suhu tinggi. 8. Penapisan: Holmium logam terkurang mungkin mengandungi kekotoran lain dan perlu ditapis dan ditulenkan. Kaedah penapisan termasuk pengekstrakan pelarut, elektrolisis, dan pengurangan kimia. Selepas langkah di atas, ketulenan tinggilogam holmiumboleh diperolehi. Logam holmium ini boleh digunakan untuk penyediaan aloi, bahan magnet, industri tenaga nuklear, dan peranti laser. Perlu diingat bahawa proses perlombongan dan pengekstrakan unsur nadir bumi adalah agak kompleks dan memerlukan teknologi dan peralatan canggih untuk mencapai pengeluaran yang cekap dan kos rendah.
Kaedah pengesanan unsur holmium
1. Spektrometri serapan atom (AAS): Spektrometri serapan atom ialah kaedah analisis kuantitatif yang biasa digunakan yang menggunakan spektrum serapan panjang gelombang tertentu untuk menentukan kepekatan holmium dalam sampel. Ia mengatomkan sampel untuk diuji dalam nyalaan, dan kemudian mengukur keamatan penyerapan holmium dalam sampel melalui spektrometer. Kaedah ini sesuai untuk pengesanan holmium pada kepekatan yang lebih tinggi.
2. Spektrometri pelepasan optik plasma gandingan secara induktif (ICP-OES): Spektrometri pelepasan optik plasma gandingan secara induktif ialah kaedah analisis yang sangat sensitif dan terpilih yang digunakan secara meluas dalam analisis pelbagai unsur. Ia mengabus sampel dan membentuk plasma untuk mengukur panjang gelombang dan keamatan pelepasan holmium tertentu dalam spektrometer.
3. Spektrometri jisim plasma gandingan secara induktif (ICP-MS): Spektrometri jisim plasma gandingan secara induktif ialah kaedah analisis yang sangat sensitif dan resolusi tinggi yang boleh digunakan untuk penentuan nisbah isotop dan analisis unsur surih. Ia mengatomkan sampel dan membentuk plasma untuk mengukur nisbah jisim kepada cas holmium dalam spektrometer jisim.
4. Spektrometri pendarfluor sinar-X (XRF): Spektrometri pendarfluor sinar-X menggunakan spektrum pendarfluor yang dihasilkan oleh sampel selepas teruja oleh sinar-X untuk menganalisis kandungan unsur. Ia boleh menentukan kandungan holmium dalam sampel dengan cepat dan tidak merosakkan. Kaedah ini digunakan secara meluas dalam makmal dan bidang perindustrian untuk analisis kuantitatif dan kawalan kualiti holmium. Pemilihan kaedah yang sesuai bergantung kepada faktor seperti jenis sampel, had pengesanan yang diperlukan dan ketepatan pengesanan.
Aplikasi khusus kaedah penyerapan atom holmium
Dalam pengukuran unsur, kaedah penyerapan atom mempunyai ketepatan dan kepekaan yang tinggi, dan menyediakan cara yang berkesan untuk mengkaji sifat kimia, komposisi sebatian dan kandungan unsur.Seterusnya, kami menggunakan kaedah penyerapan atom untuk mengukur kandungan holmium. Langkah-langkah khusus adalah seperti berikut: Sediakan sampel untuk diukur. Sediakan sampel untuk disukat ke dalam larutan, yang secara amnya perlu dicerna dengan asid campuran untuk pengukuran seterusnya. Pilih spektrometer serapan atom yang sesuai. Mengikut sifat sampel yang akan diukur dan julat kandungan holmium yang akan diukur, pilih spektrometer serapan atom yang sesuai. Laraskan parameter spektrometer serapan atom. Mengikut elemen yang akan diukur dan model instrumen, laraskan parameter spektrometer penyerapan atom, termasuk sumber cahaya, pengabut, pengesan, dll. Ukur penyerapan holmium. Letakkan sampel yang akan diukur dalam pengabut, dan pancarkan sinaran cahaya dengan panjang gelombang tertentu melalui sumber cahaya. Unsur holmium yang akan diukur akan menyerap sinaran cahaya ini dan menghasilkan peralihan tahap tenaga. Ukur penyerapan holmium melalui pengesan. Kira kandungan holmium. Mengikut penyerapan dan lengkung piawai, kandungan holmium dikira. Berikut ialah parameter khusus yang digunakan oleh instrumen untuk mengukur holmium.
Piawaian Holmium (Ho): holmium oksida (gred analisis).
Kaedah: Timbang dengan tepat 1.1455g Ho2O3, larutkan dalam 20mL 5Mole asid hidroklorik, cairkan kepada 1L dengan air, kepekatan Ho dalam larutan ini ialah 1000μg/mL. Simpan dalam botol polietilena jauh dari cahaya.
Jenis nyalaan: nitrus oksida-asetilena, nyalaan kaya
Parameter analisis: Panjang gelombang (nm) 410.4 Jalur lebar spektrum (nm) 0.2
Pekali penapis 0.6 Arus lampu yang disyorkan (mA) 6
Voltan tinggi negatif (v) 384.5
Ketinggian kepala pembakaran (mm) 12
Masa penyepaduan (S) 3
Tekanan dan aliran udara (MP, mL/min) 0.25, 5000
Tekanan dan aliran nitrus oksida (MP, mL/min) 0.22, 5000
Tekanan dan aliran asetilena (MP, mL/min) 0.1, 4500
Pekali korelasi linear 0.9980
Kepekatan ciri (μg/mL) 0.841
Kaedah pengiraan Kaedah berterusan Keasidan larutan 0.5%
Jadual terukur HCl:
Keluk penentukuran:
Gangguan: Holmium sebahagiannya terion dalam nyalaan nitrous oksida-asetilena. Menambah kalium nitrat atau kalium klorida kepada kepekatan kalium akhir 2000μg/mL boleh menghalang pengionan holmium. Dalam kerja sebenar, adalah perlu untuk memilih kaedah pengukuran yang sesuai mengikut keperluan khusus tapak. Kaedah ini digunakan secara meluas dalam analisis dan pengesanan kadmium di makmal dan industri.
Holmium telah menunjukkan potensi besar dalam banyak bidang dengan sifat uniknya dan pelbagai kegunaan. Dengan memahami sejarah, proses penemuan,kepentingan dan penggunaan holmium, kita dapat lebih memahami kepentingan dan nilai unsur ajaib ini. Marilah kita berharap untuk holmium membawa lebih banyak kejutan dan kejayaan kepada masyarakat manusia pada masa hadapan dan membuat sumbangan yang lebih besar untuk menggalakkan kemajuan saintifik dan teknologi serta pembangunan mampan.
Untuk maklumat lanjut atau pertanyaan Holmium dialu-alukan kehubungi kami
Whats&tel:008613524231522
Email:sales@shxlchem.com
Masa siaran: Nov-13-2024