Sambil kita meneroka dunia unsur yang indah,erbiummenarik perhatian kami dengan sifat uniknya dan nilai aplikasi yang berpotensi. Dari laut dalam ke angkasa lepas, daripada peranti elektronik moden kepada teknologi tenaga hijau, aplikasierbiumdalam bidang sains terus berkembang, menunjukkan nilainya yang tiada tandingannya.
Erbium ditemui oleh ahli kimia Sweden Mosander pada tahun 1843 dengan menganalisis yttrium. Beliau pada asalnya menamakan oksida erbium sebagaiterbium oksida,jadi dalam kesusasteraan Jerman awal, terbium oksida dan erbium oksida telah keliru.
Ia tidak sampai selepas 1860 barulah ia diperbetulkan. Dalam tempoh yang sama apabilalanthanumtelah ditemui, Mosander menganalisis dan mengkaji yang asalnya ditemuiyttrium, dan menerbitkan laporan pada tahun 1842, menjelaskan bahawa asalnya ditemuiyttriumbukan satu unsur oksida, tetapi oksida tiga unsur. Dia masih memanggil salah seorang daripada mereka yttrium, dan menamakan salah seorang daripada merekaerbia(bumi erbium). Simbol elemen ditetapkan sebagaiEr. Ia dinamakan sempena tempat bijih yttrium pertama kali ditemui, bandar kecil Ytter berhampiran Stockholm, Sweden. Penemuan erbium dan dua unsur lain,lanthanumdanterbium, membuka pintu kedua untuk penemuanunsur nadir bumi, iaitu peringkat kedua penemuan unsur nadir bumi. Penemuan mereka adalah yang ketiga daripada unsur nadir bumi selepas ituceriumdanyttrium.
Hari ini, kami akan memulakan perjalanan penerokaan ini bersama-sama untuk mendapatkan pemahaman yang lebih mendalam tentang sifat unik erbium dan aplikasinya dalam teknologi moden.
Medan aplikasi elemen erbium
1. Teknologi laser:Elemen erbium digunakan secara meluas dalam teknologi laser, terutamanya dalam laser keadaan pepejal. Ion erbium boleh menghasilkan laser dengan panjang gelombang kira-kira 1.5 mikron dalam bahan laser keadaan pepejal, yang sangat penting untuk bidang seperti komunikasi gentian optik dan pembedahan laser perubatan.
2. Komunikasi gentian optik:Memandangkan elemen erbium boleh menghasilkan panjang gelombang yang diperlukan untuk berfungsi dalam komunikasi gentian optik, ia digunakan dalam penguat gentian. Ini membantu meningkatkan jarak penghantaran dan kecekapan isyarat optik dan meningkatkan prestasi rangkaian komunikasi.
3. Pembedahan laser perubatan:Laser erbium digunakan secara meluas dalam bidang perubatan, terutamanya untuk pemotongan tisu dan pembekuan. Pilihan panjang gelombangnya membolehkan laser erbium diserap dengan berkesan dan digunakan untuk pembedahan laser berketepatan tinggi, seperti pembedahan oftalmik.
4. Bahan magnetik dan pengimejan resonans magnetik (MRI):Penambahan erbium kepada beberapa bahan magnet boleh mengubah sifat magnetnya, menjadikannya aplikasi penting dalam pengimejan resonans magnetik (MRI). Bahan magnetik tambahan erbium boleh digunakan untuk menambah baik kontras imej MRI.
5. Penguat optik:Erbium juga digunakan dalam penguat optik. Dengan menambahkan erbium pada penguat, keuntungan boleh dicapai dalam sistem komunikasi, meningkatkan kekuatan dan jarak penghantaran isyarat optik.
6. Industri tenaga nuklear:Isotop Erbium-167 mempunyai keratan rentas neutron yang tinggi, jadi ia digunakan sebagai sumber neutron dalam industri tenaga nuklear untuk pengesanan neutron dan kawalan reaktor nuklear.
7. Penyelidikan dan makmal:Erbium digunakan sebagai pengesan dan penanda unik di makmal untuk penyelidikan dan aplikasi makmal. Sifat spektrum khas dan sifat magnetiknya menjadikannya memainkan peranan penting dalam penyelidikan saintifik.
Erbium memainkan peranan yang sangat diperlukan dalam sains dan teknologi moden serta perubatan, dan sifat uniknya memberikan sokongan penting untuk pelbagai aplikasi.
Sifat Fizikal Erbium
Rupa: Erbium ialah logam pepejal putih keperakan.
Ketumpatan: Erbium mempunyai ketumpatan kira-kira 9.066 g/cm3. Ini menunjukkan bahawa erbium adalah logam yang agak padat.
Takat Lebur: Erbium mempunyai takat lebur 1,529 darjah Celsius (2,784 darjah Fahrenheit). Ini bermakna bahawa pada suhu tinggi, erbium boleh beralih daripada keadaan pepejal kepada keadaan cecair.
Takat Didih: Erbium mempunyai takat didih 2,870 darjah Celsius (5,198 darjah Fahrenheit). Ini adalah titik di mana erbium beralih daripada keadaan cecair kepada keadaan gas pada suhu tinggi.
Kekonduksian: Erbium adalah salah satu logam yang lebih konduktif dan mempunyai kekonduksian elektrik yang baik.
Kemagnetan: Pada suhu bilik, erbium ialah bahan feromagnetik. Ia mempamerkan feromagnetisme di bawah suhu tertentu, tetapi kehilangan sifat ini pada suhu yang lebih tinggi.
Momen magnetik: Erbium mempunyai momen magnet yang agak besar, yang menjadikannya penting dalam bahan magnetik dan aplikasi magnetik.
Struktur kristal: Pada suhu bilik, struktur kristal erbium adalah pembungkusan paling hampir heksagon. Struktur ini mempengaruhi sifatnya dalam keadaan pepejal.
Kekonduksian terma: Erbium mempunyai kekonduksian terma yang tinggi, menunjukkan bahawa ia berfungsi dengan baik dalam kekonduksian terma.
Radioaktiviti: Erbium sendiri bukan unsur radioaktif, dan isotop stabilnya agak banyak.
Sifat spektrum: Erbium menunjukkan garisan penyerapan dan pelepasan khusus dalam kawasan spektrum inframerah yang boleh dilihat dan dekat, yang menjadikannya berguna dalam teknologi laser dan aplikasi optik.
Sifat fizikal unsur erbium menjadikannya digunakan secara meluas dalam teknologi laser, komunikasi optik, perubatan dan bidang saintifik dan teknologi yang lain.
Sifat kimia erbium
Simbol kimia: Simbol kimia erbium ialah Er.
Keadaan pengoksidaan: Erbium biasanya wujud dalam keadaan pengoksidaan +3, iaitu keadaan pengoksidaan yang paling biasa. Dalam sebatian, erbium boleh membentuk ion Er^3+.
Kereaktifan: Erbium agak stabil pada suhu bilik, tetapi ia akan perlahan-lahan teroksida di udara. Ia bertindak balas dengan perlahan kepada air dan asid, jadi ia boleh kekal stabil dalam beberapa aplikasi.
Keterlarutan: Erbium larut dalam asid tak organik biasa untuk menghasilkan garam erbium yang sepadan.
Tindak balas dengan oksigen: Erbium bertindak balas dengan oksigen untuk membentuk oksida, terutamanyaEr2O3 (erbium dioksida). Ini adalah pepejal merah mawar yang biasa digunakan dalam sayu seramik dan aplikasi lain.
Tindak balas dengan halogen: Erbium boleh bertindak balas dengan halogen untuk membentuk halida yang sepadan, sepertierbium fluorida (ErF3), erbium klorida (ErCl3), dll.
Tindak balas dengan sulfur: Erbium boleh bertindak balas dengan sulfur untuk membentuk sulfida, sepertierbium sulfida (Er2S3).
Tindak balas dengan nitrogen: Erbium bertindak balas dengan nitrogen untuk membentukerbium nitrida (ErN).
Kompleks: Erbium membentuk pelbagai kompleks, terutamanya dalam kimia organologam. Kompleks ini mempunyai nilai aplikasi dalam pemangkinan dan bidang lain.
Isotop stabil: Erbium mempunyai berbilang isotop stabil, yang paling banyak ialah Er-166. Di samping itu, erbium mempunyai beberapa isotop radioaktif, tetapi kelimpahan relatifnya adalah rendah.
Sifat kimia unsur erbium menjadikannya komponen penting dalam banyak aplikasi berteknologi tinggi, menunjukkan kepelbagaiannya dalam bidang yang berbeza.
Sifat biologi erbium
Erbium mempunyai sedikit sifat biologi dalam organisma, tetapi beberapa kajian telah menunjukkan bahawa ia mungkin mengambil bahagian dalam beberapa proses biologi dalam keadaan tertentu.
Ketersediaan biologi: Erbium ialah unsur surih untuk banyak organisma, tetapi ketersediaan bio dalam organisma adalah agak rendah.Lanthanumion sukar diserap dan digunakan oleh organisma, jadi ia jarang memainkan peranan penting dalam organisma.
Ketoksikan: Erbium secara amnya dianggap mempunyai ketoksikan yang rendah, terutamanya berbanding unsur nadir bumi yang lain. Sebatian erbium dianggap tidak berbahaya pada kepekatan tertentu. Walau bagaimanapun, kepekatan ion lanthanum yang tinggi mungkin mempunyai kesan berbahaya kepada organisma, seperti kerosakan sel dan gangguan terhadap fungsi fisiologi.
Penyertaan biologi: Walaupun erbium mempunyai fungsi yang agak sedikit dalam organisma, beberapa kajian telah menunjukkan bahawa ia mungkin mengambil bahagian dalam beberapa proses biologi tertentu. Sebagai contoh, beberapa kajian telah menunjukkan bahawa erbium mungkin memainkan peranan tertentu dalam menggalakkan pertumbuhan dan pembungaan tumbuhan.
Aplikasi perubatan: Erbium dan sebatiannya juga mempunyai aplikasi tertentu dalam bidang perubatan. Sebagai contoh, erbium boleh digunakan dalam rawatan radionuklid tertentu, sebagai agen kontras untuk saluran gastrousus, dan sebagai bahan tambahan tambahan untuk ubat-ubatan tertentu. Dalam pengimejan perubatan, sebatian erbium kadangkala digunakan sebagai agen kontras.
Kandungan dalam badan: Erbium wujud dalam kuantiti yang kecil dalam alam semula jadi, jadi kandungannya dalam kebanyakan organisma juga agak rendah. Dalam beberapa kajian, didapati bahawa sesetengah mikroorganisma dan tumbuhan mungkin boleh menyerap dan mengumpul erbium.
Perlu diingatkan bahawa erbium bukanlah elemen penting untuk tubuh manusia, jadi pemahaman tentang fungsi biologinya masih agak terhad. Pada masa ini, aplikasi utama erbium masih tertumpu dalam bidang teknikal seperti sains bahan, optik, dan perubatan, dan bukannya dalam bidang biologi.
Perlombongan dan pengeluaran erbium
Erbium ialah unsur nadir bumi yang agak jarang berlaku.
1. Kewujudan dalam kerak bumi: Erbium wujud dalam kerak bumi, tetapi kandungannya agak rendah. Kandungan puratanya ialah kira-kira 0.3 mg/kg. Erbium kebanyakannya wujud dalam bentuk bijih, bersama dengan unsur nadir bumi yang lain.
2. Taburan dalam bijih: Erbium wujud terutamanya dalam bentuk bijih. Bijih biasa termasuk bijih yttrium erbium, batu aluminium erbium, batu kalium erbium, dll. Bijih ini biasanya mengandungi unsur nadir bumi yang lain pada masa yang sama. Erbium biasanya wujud dalam bentuk trivalen.
3. Negara pengeluaran utama: Negara utama pengeluaran erbium termasuk China, Amerika Syarikat, Australia, Brazil, dll. Negara-negara ini memainkan peranan penting dalam pengeluaran unsur nadir bumi.
4. Kaedah pengekstrakan: Erbium biasanya diekstrak daripada bijih melalui proses pengekstrakan unsur nadir bumi. Ini melibatkan satu siri langkah kimia dan peleburan untuk memisahkan dan membersihkan erbium.
5. Hubungan dengan unsur lain: Erbium mempunyai sifat yang serupa dengan unsur nadir bumi yang lain, jadi dalam proses pengekstrakan dan pengasingan, selalunya perlu untuk mempertimbangkan kewujudan bersama dan pengaruh bersama dengan unsur nadir bumi yang lain.
6. Bidang aplikasi: Erbium digunakan secara meluas dalam bidang sains dan teknologi, terutamanya dalam komunikasi optik, teknologi laser dan pengimejan perubatan. Oleh kerana sifat anti-pantulan dalam kaca, erbium juga digunakan dalam penyediaan kaca optik.
Walaupun erbium agak jarang berlaku di kerak bumi, disebabkan sifat uniknya dalam beberapa aplikasi berteknologi tinggi, permintaan untuknya telah meningkat secara beransur-ansur, menyebabkan pembangunan berterusan dan peningkatan teknologi perlombongan dan penapisan yang berkaitan.
Kaedah Pengesanan Biasa untuk Erbium
Kaedah pengesanan untuk erbium biasanya melibatkan teknik kimia analisis. Berikut ialah pengenalan terperinci kepada beberapa kaedah pengesanan erbium yang biasa digunakan:
1. Spektrometri Penyerapan Atom (AAS): AAS ialah kaedah analisis kuantitatif yang biasa digunakan sesuai untuk menentukan kandungan unsur logam dalam sampel. Dalam AAS, sampel diatomkan dan melalui pancaran cahaya dengan panjang gelombang tertentu, dan keamatan cahaya yang diserap dalam sampel dikesan untuk menentukan kepekatan unsur.
2. Spektrometri Pelepasan Optik Plasma Berganding Secara Induktif (ICP-OES): ICP-OES ialah teknik analisis yang sangat sensitif yang sesuai untuk analisis berbilang unsur. Dalam ICP-OES, sampel melalui plasma berganding induktif untuk menghasilkan plasma suhu tinggi yang merangsang atom dalam sampel untuk mengeluarkan spektrum. Dengan mengesan panjang gelombang dan keamatan cahaya yang dipancarkan, kepekatan setiap elemen dalam sampel boleh ditentukan.
3. Spektrometri Jisim (ICP-MS): ICP-MS menggabungkan penjanaan plasma berganding induktif dengan resolusi tinggi spektrometri jisim dan boleh digunakan untuk analisis unsur pada kepekatan yang sangat rendah. Dalam ICP-MS, sampel diwap dan terion, dan kemudian dikesan oleh spektrometer jisim untuk mendapatkan spektrum jisim setiap unsur, dengan itu menentukan kepekatannya.
4. Spektroskopi pendarfluor: Spektroskopi pendarfluor menentukan kepekatan dengan mengujakan unsur erbium dalam sampel dan mengukur isyarat pendarfluor yang dipancarkan. Kaedah ini amat berkesan untuk mengesan unsur nadir bumi.
5. Kromatografi: Kromatografi boleh digunakan untuk memisahkan dan mengesan sebatian erbium. Contohnya, kromatografi pertukaran ion dan kromatografi cecair fasa terbalik kedua-duanya boleh digunakan untuk analisis erbium.
Kaedah ini biasanya perlu dilakukan dalam persekitaran makmal dan memerlukan penggunaan instrumen dan peralatan canggih. Pemilihan kaedah pengesanan yang sesuai biasanya bergantung pada sifat sampel, sensitiviti yang diperlukan, resolusi, dan ketersediaan peralatan makmal.
Aplikasi khusus kaedah penyerapan atom untuk mengukur unsur erbium
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 unsur erbium. Langkah-langkah khusus adalah seperti berikut:
Pertama, adalah perlu untuk menyediakan sampel yang mengandungi unsur erbium. Sampel boleh pepejal, cecair atau gas. Untuk sampel pepejal, ia biasanya perlu untuk melarutkan atau mencairkannya untuk proses pengabusan seterusnya.
Pilih spektrometer serapan atom yang sesuai. Mengikut sifat sampel yang akan diukur dan julat kandungan erbium 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 serapan atom, termasuk sumber cahaya, pengabut, pengesan, dsb.
Ukur penyerapan unsur erbium. Letakkan sampel yang akan diuji dalam pengabut, dan pancarkan sinaran cahaya dengan panjang gelombang tertentu melalui sumber cahaya. Elemen erbium yang akan diuji akan menyerap sinaran cahaya ini dan menghasilkan peralihan tahap tenaga. Penyerapan unsur erbium diukur oleh pengesan.
Kira kandungan unsur erbium. Kira kandungan unsur erbium berdasarkan penyerapan dan lengkung piawai.
Di peringkat saintifik, erbium, dengan ciri-ciri misteri dan uniknya, telah menambah sentuhan indah kepada penerokaan dan inovasi teknologi manusia. Dari kedalaman kerak bumi hinggalah kepada aplikasi berteknologi tinggi di makmal, perjalanan erbium telah menyaksikan usaha manusia tanpa henti mengejar misteri unsur tersebut. Aplikasinya dalam komunikasi optik, teknologi laser dan perubatan telah menyuntik lebih banyak kemungkinan ke dalam kehidupan kita, membolehkan kita mengintip ke kawasan yang pernah dikaburkan.
Sama seperti erbium bersinar melalui sekeping kaca kristal dalam optik untuk menerangi jalan yang tidak diketahui di hadapan, ia membuka pintu kepada jurang pengetahuan untuk penyelidik di dewan sains. Erbium bukan sahaja bintang yang bersinar di jadual berkala, tetapi juga pembantu yang berkuasa untuk umat manusia mendaki kemuncak sains dan teknologi.
Saya berharap pada tahun-tahun akan datang, kita dapat meneroka misteri erbium dengan lebih mendalam dan mencungkil aplikasi yang lebih menakjubkan, supaya "bintang elemen" ini akan terus bersinar dan menerangi jalan ke hadapan dalam perjalanan pembangunan manusia. Kisah tentang unsur erbium diteruskan, dan kami menantikan keajaiban masa depan yang akan ditunjukkan oleh erbium kepada kami di peringkat saintifik.
Untuk maklumat lanjut silahubungi kamidi bawah:
Whatsapp&tel:008613524231522
Email:sales@shxlchem.com
Masa siaran: Nov-21-2024