Holmium Element en algemene detectiemethoden
In het periodiek systeem van chemische elementen is er een element genaamdholmium, wat een zeldzaam metaal is. Dit element is vast bij kamertemperatuur en heeft een hoog smelt- en kookpunt. Dit is echter niet het meest aantrekkelijke deel van het holmiumelement. Zijn echte charme ligt in het feit dat hij, wanneer hij opgewonden is, een prachtig groen licht uitstraalt. Het holmiumelement in deze opgewonden toestand is als een flitsende groene edelsteen, mooi en mysterieus. Mensen hebben een relatief korte cognitieve geschiedenis van het holmiumelement. In 1879 ontdekte de Zweedse chemicus Per Theodor Klebe voor het eerst het holmiumelement en vernoemde het naar zijn geboorteplaats. Terwijl hij onzuiver erbium bestudeerde, ontdekte hij onafhankelijk holmium door het te verwijderenyttriumEnscandium. Hij noemde de bruine substantie Holmia (de Latijnse naam voor Stockholm) en de groene substantie Thulia. Vervolgens scheidde hij met succes dysprosium om puur holmium te scheiden. In het periodiek systeem van chemische elementen heeft holmium een aantal zeer unieke eigenschappen en toepassingen. Holmium is een zeldzaam aardelement met een zeer sterk magnetisme en wordt daarom vaak gebruikt om magnetische materialen te maken. Tegelijkertijd heeft holmium ook een hoge brekingsindex, waardoor het een ideaal materiaal is voor het maken van optische instrumenten en optische vezels. Daarnaast speelt holmium ook een belangrijke rol op het gebied van geneeskunde, energie en milieubescherming. Laten we vandaag eens kennismaken met dit magische element met een breed scala aan toepassingen: holmium. Ontdek de mysteries ervan en voel de grote bijdrage ervan aan de menselijke samenleving.
Toepassingsgebieden van holmiumelement
Holmium is een chemisch element met atoomnummer 67 en behoort tot de lanthanidereeks. Het volgende is een gedetailleerde inleiding tot enkele toepassingsgebieden van het holmiumelement:
1. Holmium-magneet:Holmium heeft goede magnetische eigenschappen en wordt veel gebruikt als materiaal voor het maken van magneten. Vooral bij onderzoek naar supergeleiding bij hoge temperaturen worden holmiummagneten vaak gebruikt als materiaal voor supergeleiders om het magnetische veld van supergeleiders te versterken.
2. Holmium-glas:Holmium kan glas bijzondere optische eigenschappen geven en wordt gebruikt om holmiumglaslasers te maken. Holmiumlasers worden veel gebruikt in de geneeskunde en de industrie en kunnen worden gebruikt voor de behandeling van oogziekten, het snijden van metalen en andere materialen, enz.
3. Kernenergie-industrie:Holmium's isotoop holmium-165 heeft een hoge doorsnede voor het vangen van neutronen en wordt gebruikt om de neutronenflux en de stroomverdeling van kernreactoren te regelen.
4. Optische apparaten: Holmium heeft ook enkele toepassingen in optische apparaten, zoals optische golfgeleiders, fotodetectoren, modulators, enz. In optische vezelcommunicatie.
5. Fluorescerende materialen:Holmiumverbindingen kunnen worden gebruikt als fluorescerende materialen voor de vervaardiging van fluorescentielampen, fluorescerende beeldschermen en fluorescerende indicatoren.6. Metaallegeringen:Holmium kan aan andere metalen worden toegevoegd om legeringen te maken die de thermische stabiliteit, corrosieweerstand en lasprestaties van metalen verbeteren. Het wordt vaak gebruikt voor de vervaardiging van vliegtuigmotoren, automotoren en chemische apparatuur. Holmium heeft belangrijke toepassingen in magneten, glaslasers, kernenergie-industrie, optische apparaten, fluorescerende materialen en metaallegeringen.
Fysische eigenschappen van het holmiumelement
1. Atoomstructuur: De atomaire structuur van holmium bestaat uit 67 elektronen. In de elektronische configuratie zijn er 2 elektronen in de eerste laag, 8 elektronen in de tweede laag, 18 elektronen in de derde laag en 29 elektronen in de vierde laag. Daarom zijn er twee alleenstaande elektronenparen in de buitenste laag.
2. Dichtheid en hardheid: De dichtheid van holmium is 8,78 g/cm3, wat een relatief hoge dichtheid is. De hardheid bedraagt ongeveer 5,4 Mohs.
3. Smeltpunt en kookpunt: Het smeltpunt van holmium is ongeveer 1474 graden Celsius en het kookpunt is ongeveer 2695 graden Celsius.
4. Magnetisme: Holmium is een metaal met goed magnetisme. Het vertoont ferromagnetisme bij lage temperaturen, maar verliest geleidelijk zijn magnetisme bij hoge temperaturen. Het magnetisme van holmium maakt het belangrijk bij magneettoepassingen en bij onderzoek naar supergeleiding bij hoge temperaturen.
5. Spectrale kenmerken: Holmium vertoont duidelijke absorptie- en emissielijnen in het zichtbare spectrum. De emissielijnen bevinden zich voornamelijk in het groene en rode spectrale bereik, wat resulteert in holmiumverbindingen die meestal groene of rode kleuren hebben.
6. Thermische geleidbaarheid: Holmium heeft een relatief hoge thermische geleidbaarheid van ongeveer 16,2 W/m·Kelvin. Dit maakt holmium waardevol in sommige toepassingen die een uitstekende thermische geleidbaarheid vereisen. Holmium is een metaal met een hoge dichtheid, hardheid en magnetisme. Het speelt een belangrijke rol in magneten, supergeleiders bij hoge temperaturen, spectroscopie en thermische geleidbaarheid.
Chemische eigenschappen van holmium
1. Reactiviteit: Holmium is een relatief stabiel metaal dat langzaam reageert met de meeste niet-metaalhoudende elementen en zuren. Het reageert niet met lucht en water bij kamertemperatuur, maar reageert bij verhitting tot hoge temperaturen met zuurstof in de lucht om holmiumoxide te vormen.
2. Oplosbaarheid: Holmium heeft een goede oplosbaarheid in zure oplossingen en kan reageren met geconcentreerd zwavelzuur, salpeterzuur en zoutzuur om overeenkomstige holmiumzouten te produceren.
3. Oxidatietoestand: De oxidatietoestand van holmium is gewoonlijk +3. Het kan een verscheidenheid aan verbindingen vormen, zoals oxiden (Ho2O3), chloriden (HoCl3), sulfaten (Ho2(SO4)3), enz. Bovendien kan holmium ook oxidatietoestanden vertonen zoals +2, +4 en +5, maar deze oxidatietoestanden komen minder vaak voor.
4. Complexen: Holmium kan een verscheidenheid aan complexen vormen, waarvan de meest voorkomende complexen zijn die zijn gecentreerd op holmium (III) -ionen. Deze complexen spelen een belangrijke rol bij chemische analyse, katalysatoren en biochemisch onderzoek.
5. Reactiviteit: Holmium vertoont gewoonlijk een relatief milde reactiviteit bij chemische reacties. Het kan deelnemen aan vele soorten chemische reacties, zoals oxidatiereductiereacties, coördinatiereacties en complexe reacties. Holmium is een relatief stabiel metaal en de chemische eigenschappen ervan komen vooral tot uiting in een relatief lage reactiviteit, goede oplosbaarheid, verschillende oxidatietoestanden en de vorming van verschillende complexen. Deze eigenschappen zorgen ervoor dat holmium op grote schaal wordt gebruikt in chemische reacties, coördinatiechemie en biochemisch onderzoek.
Biologische eigenschappen van holmium
De biologische eigenschappen van holmium zijn relatief weinig bestudeerd en de informatie die we tot nu toe kennen is beperkt. Hieronder volgen enkele eigenschappen van holmium in organismen:
1. Biologische beschikbaarheid: Holmium is relatief zeldzaam van aard, dus het gehalte aan organismen is zeer laag. Holmium heeft een slechte biologische beschikbaarheid, dat wil zeggen dat het vermogen van het organisme om holmium in te nemen en te absorberen beperkt is, wat een van de redenen is waarom de functies en effecten van holmium in het menselijk lichaam niet volledig worden begrepen.
2. Fysiologische functie: Hoewel er beperkte kennis bestaat over de fysiologische functies van holmium, hebben onderzoeken aangetoond dat holmium mogelijk betrokken is bij enkele belangrijke biochemische processen in het menselijk lichaam. Wetenschappelijke studies hebben aangetoond dat holmium mogelijk verband houdt met de gezondheid van botten en spieren, maar het specifieke mechanisme is nog steeds onduidelijk.
3. Toxiciteit: Vanwege de lage biologische beschikbaarheid heeft holmium een relatief lage toxiciteit voor het menselijk lichaam. In laboratoriumdierstudies kan blootstelling aan hoge concentraties holmiumverbindingen enige schade aan de lever en de nieren veroorzaken, maar het huidige onderzoek naar de acute en chronische toxiciteit van holmium is relatief beperkt. De biologische eigenschappen van holmium in levende organismen zijn nog niet volledig begrepen. Huidig onderzoek richt zich op de mogelijke fysiologische functies en toxische effecten op levende organismen. Met de voortdurende vooruitgang van wetenschap en technologie zal het onderzoek naar de biologische eigenschappen van holmium zich blijven verdiepen.
Natuurlijke verspreiding van holmium
De verspreiding van holmium in de natuur is zeer zeldzaam en het is een van de elementen met een extreem laag gehalte in de aardkorst. Het volgende is de verspreiding van holmium in de natuur:
1. Verspreiding in de aardkorst: Het gehalte aan holmium in de aardkorst bedraagt ongeveer 1,3 ppm (parts per million), wat een relatief zeldzaam element is in de aardkorst. Ondanks het lage gehalte kan holmium worden aangetroffen in sommige gesteenten en ertsen, zoals ertsen die zeldzame aardelementen bevatten.
2. Aanwezigheid in mineralen: Holmium komt voornamelijk voor in ertsen in de vorm van oxiden, zoals holmiumoxide (Ho2O3). Ho2O3 is eenzeldzame aardoxideerts dat een hoge concentratie holmium bevat.
3. Samenstelling in de natuur: Holmium bestaat meestal naast andere zeldzame aardelementen en een deel van de lanthanide-elementen. Het kan in de natuur voorkomen in de vorm van oxiden, sulfaten, carbonaten, enz.
4. Geografische distributielocatie: De distributie van holmium is relatief uniform over de hele wereld, maar de productie ervan is zeer beperkt. Sommige landen beschikken over bepaalde bronnen van holmiumerts, zoals China, Australië, Brazilië, enz. Holmium is relatief zeldzaam van aard en komt voornamelijk voor in de vorm van oxiden in ertsen. Hoewel het gehalte laag is, bestaat het naast andere zeldzame aardelementen en kan het in bepaalde specifieke geologische omgevingen worden aangetroffen. Vanwege de zeldzaamheid en distributiebeperkingen is de mijnbouw en het gebruik van holmium relatief moeilijk.
Extractie en smelten van Holmium Element
Holmium is een zeldzaam aardelement en het mijnbouw- en extractieproces is vergelijkbaar met dat van andere zeldzame aardelementen. Het volgende is een gedetailleerde inleiding tot het mijnbouw- en extractieproces van het holmiumelement:
1. Zoeken naar holmiumerts: Holmium kan worden gevonden in ertsen van zeldzame aardmetalen, en gewone holmiumertsen omvatten oxide-ertsen en carbonaatertsen. Deze ertsen kunnen voorkomen in ondergrondse of open minerale afzettingen.
2. Breken en malen van erts: Na de mijnbouw moet holmiumerts worden verpletterd en vermalen tot kleinere deeltjes en verder verfijnd.
3. Flotatie: scheiding van holmiumerts van andere onzuiverheden door middel van flotatiemethode. Bij het flotatieproces worden vaak verdunningsmiddel en schuimmiddel gebruikt om holmiumerts op het vloeistofoppervlak te laten drijven en vervolgens een fysische en chemische behandeling uit te voeren.
4. Hydratatie: Na de beursgang ondergaat het holmiumerts een hydratatiebehandeling om er holmiumzouten van te maken. Hydratatiebehandeling omvat gewoonlijk het laten reageren van erts met een verdunde zuuroplossing om een holmiumzuurzoutoplossing te vormen.
5. Neerslag en filtratie: Door aanpassing van de reactieomstandigheden wordt het holmium in de holmiumzuurzoutoplossing neergeslagen. Filtreer vervolgens het neerslag om het zuivere holmiumneerslag af te scheiden.
6. Calcineren: Holmiumprecipitaten moeten een calcinatiebehandeling ondergaan. Dit proces omvat het verwarmen van het holmiumneerslag tot een hoge temperatuur om het om te zetten in holmiumoxide.
7. Reductie: Holmiumoxide ondergaat een reductiebehandeling om te transformeren in metallisch holmium. Meestal worden reductiemiddelen (zoals waterstof) gebruikt voor reductie onder hoge temperatuuromstandigheden. 8. Raffinage: Het gereduceerde metaalholmium kan andere onzuiverheden bevatten en moet worden verfijnd en gezuiverd. Raffinagemethoden omvatten oplosmiddelextractie, elektrolyse en chemische reductie. Na de bovenstaande stappen, hoge zuiverheidholmium-metaalkan worden verkregen. Deze holmiummetalen kunnen worden gebruikt voor de bereiding van legeringen, magnetische materialen, de kernenergie-industrie en laserapparaten. Het is vermeldenswaard dat het mijnbouw- en winningsproces van zeldzame aardmetalen relatief complex is en geavanceerde technologie en apparatuur vereist om een efficiënte en goedkope productie te bereiken.
Detectiemethoden voor het holmiumelement
1. Atoomabsorptiespectrometrie (AAS): Atoomabsorptiespectrometrie is een veelgebruikte kwantitatieve analysemethode die absorptiespectra van specifieke golflengten gebruikt om de concentratie holmium in een monster te bepalen. Het vernevelt het te testen monster in een vlam en meet vervolgens de absorptie-intensiteit van holmium in het monster via een spectrometer. Deze methode is geschikt voor de detectie van holmium bij hogere concentraties.
2. Inductief gekoppelde plasma-optische-emissiespectrometrie (ICP-OES): Inductief gekoppelde plasma-optische-emissiespectrometrie is een zeer gevoelige en selectieve analytische methode die veel wordt gebruikt bij analyse van meerdere elementen. Het vernevelt het monster en vormt een plasma om de specifieke golflengte en intensiteit van de holmiumemissie in een spectrometer te meten.
3. Inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie (ICP-MS): Inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie is een zeer gevoelige analytische methode met hoge resolutie die kan worden gebruikt voor het bepalen van de isotopenverhouding en de analyse van sporenelementen. Het vernevelt het monster en vormt een plasma om de massa-ladingsverhouding van holmium in een massaspectrometer te meten.
4. Röntgenfluorescentiespectrometrie (XRF): Röntgenfluorescentiespectrometrie maakt gebruik van het fluorescentiespectrum dat door het monster wordt geproduceerd nadat het door röntgenstralen is geëxciteerd om de inhoud van elementen te analyseren. Het kan snel en niet-destructief het holmiumgehalte in het monster bepalen. Deze methoden worden veel gebruikt in laboratoria en industriële velden voor kwantitatieve analyse en kwaliteitscontrole van holmium. De selectie van de juiste methode hangt af van factoren zoals monstertype, vereiste detectielimiet en detectienauwkeurigheid.
Specifieke toepassing van de atomaire absorptiemethode van holmium
Bij elementmeting heeft de atomaire absorptiemethode een hoge nauwkeurigheid en gevoeligheid, en biedt een effectief middel voor het bestuderen van de chemische eigenschappen, de samenstelling van de verbindingen en de inhoud van elementen. Vervolgens gebruiken we de atomaire absorptiemethode om het gehalte aan holmium te meten. De specifieke stappen zijn als volgt: Bereid het te meten monster voor. Bereid het te meten monster voor in een oplossing, die doorgaans moet worden verteerd met gemengd zuur voor daaropvolgende metingen. Selecteer een geschikte atomaire absorptiespectrometer. Afhankelijk van de eigenschappen van het te meten monster en het te meten holmiumgehalte, selecteert u een geschikte atomaire absorptiespectrometer. Pas de parameters van de atomaire absorptiespectrometer aan. Afhankelijk van het te meten element en het instrumentmodel, past u de parameters van de atomaire absorptiespectrometer aan, inclusief lichtbron, verstuiver, detector, enz. Meet de absorptie van holmium. Plaats het te meten monster in de verstuiver en zend lichtstraling van een specifieke golflengte uit door de lichtbron. Het te meten holmiumelement absorbeert deze lichtstraling en produceert energieniveau-overgangen. Meet de absorptie van holmium via de detector. Bereken het gehalte aan holmium. Volgens de absorptie- en standaardcurve wordt het gehalte aan holmium berekend. Hieronder volgen de specifieke parameters die door een instrument worden gebruikt om holmium te meten.
Holmium (Ho) standaard: holmiumoxide (analytische kwaliteit).
Methode: Weeg nauwkeurig 1,1455 g Ho2O3, los op in 20 ml 5 mol zoutzuur, verdun tot 1 liter met water, de concentratie van Ho in deze oplossing is 1000 μg/ml. Bewaren in een polyethyleenfles, beschermd tegen licht.
Vlamtype: lachgas-acetyleen, rijke vlam
Analyseparameters: Golflengte (nm) 410,4 Spectrale bandbreedte (nm) 0,2
Filtercoëfficiënt 0,6 Aanbevolen lampstroom (mA) 6
Negatieve hoogspanning (v) 384,5
Hoogte verbrandingskop (mm) 12
Integratietijd (S) 3
Luchtdruk en stroom (MP, ml/min) 0,25, 5000
Lachgasdruk en -stroom (MP, ml/min) 0,22, 5000
Acetyleendruk en -stroom (MP, ml/min) 0,1, 4500
Lineaire correlatiecoëfficiënt 0,9980
Karakteristieke concentratie (μg/ml) 0,841
Berekeningsmethode Continue methode Zuurgraad oplossing 0,5%
HCl gemeten tabel:
Kalibratiecurve:
Interferentie: Holmium wordt gedeeltelijk geïoniseerd in de lachgas-acetyleenvlam. Het toevoegen van kaliumnitraat of kaliumchloride tot een uiteindelijke kaliumconcentratie van 2000 μg/ml kan de ionisatie van holmium remmen. Bij feitelijk werk is het noodzakelijk om een geschikte meetmethode te selecteren op basis van de specifieke behoeften van de locatie. Deze methoden worden veel gebruikt bij de analyse en detectie van cadmium in laboratoria en industrieën.
Holmium heeft op veel gebieden een groot potentieel getoond met zijn unieke eigenschappen en brede scala aan toepassingen. Door de geschiedenis, het ontdekkingsproces,belang en toepassing van holmium, kunnen we het belang en de waarde van dit magische element beter begrijpen. Laten we ernaar uitkijken dat holmium in de toekomst meer verrassingen en doorbraken voor de menselijke samenleving zal brengen en een grotere bijdrage zal leveren aan het bevorderen van wetenschappelijke en technologische vooruitgang en duurzame ontwikkeling.
Voor meer informatie of vragen bent u van harte welkom bij Holmiumneem contact met ons op
Whats&tel: 008613524231522
Email:sales@shxlchem.com
Posttijd: 13 november 2024