Pierwiastek holmu i typowe metody wykrywania
W układzie okresowym pierwiastków chemicznych występuje pierwiastek tzwholm, który jest metalem rzadkim. Pierwiastek ten jest stały w temperaturze pokojowej i ma wysoką temperaturę topnienia i wrzenia. Nie jest to jednak najbardziej atrakcyjna część elementu holmowego. Jego prawdziwy urok polega na tym, że gdy jest podekscytowany, emituje piękne zielone światło. Pierwiastek holmowy w tym stanie wzbudzonym jest jak migający zielony klejnot, piękny i tajemniczy. Ludzie mają stosunkowo krótką historię poznawczą pierwiastka holmu. W 1879 r. szwedzki chemik Per Theodor Klebe po raz pierwszy odkrył pierwiastek holmu i nazwał go na cześć swojego rodzinnego miasta. Badając zanieczyszczony erb, niezależnie odkrył holm, usuwając goitrIskand. Nazwał brązową substancję Holmia (łacińska nazwa Sztokholmu), a zieloną Thulia. Następnie z powodzeniem oddzielił dysproz w celu oddzielenia czystego holmu. W układzie okresowym pierwiastków chemicznych holm ma bardzo unikalne właściwości i zastosowania. Holm jest pierwiastkiem ziem rzadkich o bardzo silnym magnetyzmie, dlatego często wykorzystuje się go do wytwarzania materiałów magnetycznych. Jednocześnie holm ma również wysoki współczynnik załamania światła, co czyni go idealnym materiałem do produkcji instrumentów optycznych i włókien optycznych. Ponadto holm odgrywa również ważną rolę w medycynie, energetyce i ochronie środowiska. Dziś zagłębimy się w ten magiczny pierwiastek o szerokim zastosowaniu – holm. Poznaj jego tajemnice i poczuj jego wielki wkład w społeczeństwo ludzkie.
Obszary zastosowań elementu holmowego
Holm jest pierwiastkiem chemicznym o liczbie atomowej 67 i należy do serii lantanowców. Poniżej znajduje się szczegółowe wprowadzenie do niektórych obszarów zastosowań elementu holmowego:
1. Magnes holmowy:Holm ma dobre właściwości magnetyczne i jest szeroko stosowany jako materiał do produkcji magnesów. Zwłaszcza w badaniach nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego magnesy holmowe są często stosowane jako materiały na nadprzewodniki w celu wzmocnienia pola magnetycznego nadprzewodników.
2. Szkło holmowe:Holm może nadawać szkłu specjalne właściwości optyczne i jest używany do produkcji laserów ze szkła holmowego. Lasery holmowe są szeroko stosowane w medycynie i przemyśle i mogą być stosowane w leczeniu chorób oczu, cięcia metali i innych materiałów itp.
3. Branża energetyki jądrowej:Izotop holmu-165 holmu ma duży przekrój wychwytu neutronów i służy do kontrolowania strumienia neutronów i dystrybucji mocy reaktorów jądrowych.
4. Urządzenia optyczne: Holm ma również pewne zastosowania w urządzeniach optycznych, takich jak falowody optyczne, fotodetektory, modulatory itp. w komunikacji światłowodowej.
5. Materiały fluorescencyjne:Związki holmu można stosować jako materiały fluorescencyjne do produkcji lamp fluorescencyjnych, fluorescencyjnych ekranów wyświetlaczy i wskaźników fluorescencyjnych.6. Stopy metali:Holm można dodawać do innych metali w celu wytworzenia stopów w celu poprawy stabilności termicznej, odporności na korozję i wydajności spawania metali. Jest często używany do produkcji silników lotniczych, silników samochodowych i sprzętu chemicznego. Holm ma ważne zastosowania w magnesach, laserach szklanych, przemyśle energii jądrowej, urządzeniach optycznych, materiałach fluorescencyjnych i stopach metali.
Właściwości fizyczne pierwiastka holmowego
1. Struktura atomowa: Struktura atomowa holmu składa się z 67 elektronów. W konfiguracji elektronicznej znajdują się 2 elektrony w pierwszej warstwie, 8 elektronów w drugiej warstwie, 18 elektronów w trzeciej warstwie i 29 elektronów w czwartej warstwie. Dlatego w warstwie najbardziej zewnętrznej znajdują się 2 wolne pary elektronów.
2. Gęstość i twardość: Gęstość holmu wynosi 8,78 g/cm3, co jest stosunkowo dużą gęstością. Jego twardość wynosi około 5,4 twardości w skali Mohsa.
3. Temperatura topnienia i temperatura wrzenia: Temperatura topnienia holmu wynosi około 1474 stopni Celsjusza, a temperatura wrzenia około 2695 stopni Celsjusza.
4. Magnetyzm: Holm jest metalem o dobrym magnetyzmie. Wykazuje ferromagnetyzm w niskich temperaturach, ale stopniowo traci swój magnetyzm w wysokich temperaturach. Magnetyzm holmu sprawia, że jest on ważny w zastosowaniach magnesów i badaniach nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego.
5. Charakterystyka widmowa: Holm wykazuje wyraźne linie absorpcyjne i emisyjne w widmie widzialnym. Jego linie emisyjne znajdują się głównie w zielonym i czerwonym zakresie widma, w wyniku czego związki holmu mają zwykle barwę zieloną lub czerwoną.
6. Przewodność cieplna: Holm ma stosunkowo wysoką przewodność cieplną, wynoszącą około 16,2 W/m·Kelwina. To sprawia, że holm jest cenny w niektórych zastosowaniach wymagających doskonałej przewodności cieplnej. Holm to metal o dużej gęstości, twardości i magnetyzmie. Odgrywa ważną rolę w magnesach, nadprzewodnikach wysokotemperaturowych, spektroskopii i przewodności cieplnej.
Właściwości chemiczne holmu
1. Reaktywność: Holm jest stosunkowo stabilnym metalem, który reaguje powoli z większością pierwiastków niemetalicznych i kwasami. Nie reaguje z powietrzem i wodą w temperaturze pokojowej, ale po podgrzaniu do wysokich temperatur reaguje z tlenem z powietrza, tworząc tlenek holmu.
2. Rozpuszczalność: Holm ma dobrą rozpuszczalność w roztworach kwaśnych i może reagować ze stężonym kwasem siarkowym, kwasem azotowym i kwasem solnym, tworząc odpowiednie sole holmu.
3. Stan utlenienia: Stopień utlenienia holmu wynosi zwykle +3. Może tworzyć różnorodne związki, takie jak tlenki (Ho2O3), chlorki (HoCl3), siarczany (Ho2(SO4)3) itp. Ponadto holm może również wykazywać stopnie utlenienia, takie jak +2, +4 i +5, ale te stopnie utlenienia są mniej powszechne.
4. Kompleksy: Holm może tworzyć różnorodne kompleksy, z których najczęstsze to kompleksy skupione na jonach holmu (III). Kompleksy te odgrywają ważną rolę w analizie chemicznej, katalizatorach i badaniach biochemicznych.
5. Reaktywność: Holm zwykle wykazuje stosunkowo łagodną reaktywność w reakcjach chemicznych. Może brać udział w wielu rodzajach reakcji chemicznych, takich jak reakcje utleniania i redukcji, reakcje koordynacyjne i reakcje złożone. Holm jest stosunkowo stabilnym metalem, a jego właściwości chemiczne odzwierciedlają się głównie w stosunkowo niskiej reaktywności, dobrej rozpuszczalności, różnych stopniach utlenienia i tworzeniu różnych kompleksów. Te cechy sprawiają, że holm jest szeroko stosowany w reakcjach chemicznych, chemii koordynacyjnej i badaniach biochemicznych.
Właściwości biologiczne holmu
Właściwości biologiczne holmu zostały stosunkowo mało zbadane, a dotychczasowe informacje są ograniczone. Oto niektóre właściwości holmu w organizmach:
1. Biodostępność: Holm występuje w przyrodzie stosunkowo rzadko, dlatego jego zawartość w organizmach jest bardzo niska. Holm ma słabą biodostępność, to znaczy zdolność organizmu do przyjmowania i wchłaniania holmu jest ograniczona, co jest jednym z powodów, dla których funkcje i działanie holmu w organizmie człowieka nie są w pełni poznane.
2. Funkcja fizjologiczna: Chociaż wiedza na temat funkcji fizjologicznych holmu jest ograniczona, badania wykazały, że holm może brać udział w niektórych ważnych procesach biochemicznych zachodzących w organizmie człowieka. Badania naukowe wykazały, że holm może być powiązany ze zdrowiem kości i mięśni, ale konkretny mechanizm jest nadal niejasny.
3. Toksyczność: Ze względu na niską biodostępność holm ma stosunkowo niską toksyczność dla organizmu ludzkiego. W badaniach laboratoryjnych na zwierzętach wykazano, że narażenie na wysokie stężenia związków holmu może powodować pewne uszkodzenia wątroby i nerek, ale obecne badania nad ostrą i przewlekłą toksycznością holmu są stosunkowo ograniczone. Biologiczne właściwości holmu w organizmach żywych nie są jeszcze w pełni poznane. Aktualne badania skupiają się na jego możliwych funkcjach fizjologicznych i toksycznym wpływie na organizmy żywe. Wraz z ciągłym rozwojem nauki i technologii badania nad biologicznymi właściwościami holmu będą się pogłębiać.
Naturalna dystrybucja holmu
Holm występuje w przyrodzie bardzo rzadko i należy do pierwiastków o wyjątkowo niskiej zawartości w skorupie ziemskiej. Poniżej przedstawiono rozkład holmu w przyrodzie:
1. Rozmieszczenie w skorupie ziemskiej: Zawartość holmu w skorupie ziemskiej wynosi około 1,3 ppm (cząstek na milion) i jest stosunkowo rzadkim pierwiastkiem w skorupie ziemskiej. Pomimo niskiej zawartości holm można znaleźć w niektórych skałach i rudach, takich jak rudy zawierające pierwiastki ziem rzadkich.
2. Obecność w minerałach: Holm występuje głównie w rudach w postaci tlenków, takich jak tlenek holmu (Ho2O3). Ho2O3 to atlenek pierwiastka ziem rzadkichruda zawierająca duże stężenie holmu.
3. Skład w przyrodzie: Holm zwykle współistnieje z innymi pierwiastkami ziem rzadkich i częścią pierwiastków lantanowców. Może występować w przyrodzie w postaci tlenków, siarczanów, węglanów itp.
4. Geograficzne położenie dystrybucji: Rozmieszczenie holmu jest stosunkowo jednolite na całym świecie, ale jego produkcja jest bardzo ograniczona. Niektóre kraje posiadają pewne zasoby rudy holmu, np. Chiny, Australia, Brazylia itp. Holm występuje stosunkowo rzadko w przyrodzie i występuje głównie w postaci tlenków w rudach. Chociaż zawartość jest niska, współistnieje z innymi pierwiastkami ziem rzadkich i można je znaleźć w niektórych określonych środowiskach geologicznych. Ze względu na rzadkość występowania i ograniczenia dystrybucji, wydobycie i utylizacja holmu jest stosunkowo trudne.
Ekstrakcja i wytapianie pierwiastka holmowego
Holm jest pierwiastkiem ziem rzadkich, a proces jego wydobycia i ekstrakcji jest podobny do innych pierwiastków ziem rzadkich. Poniżej znajduje się szczegółowe wprowadzenie do procesu wydobycia i ekstrakcji pierwiastka holmowego:
1. Poszukiwanie rudy holmu: Holm można znaleźć w rudach metali ziem rzadkich, a typowe rudy holmu obejmują rudy tlenkowe i rudy węglanowe. Rudy te mogą występować w podziemnych lub odkrywkowych złożach minerałów.
2. Kruszenie i mielenie rudy: Po wydobyciu rudę holmu należy rozdrobnić i zmielić na mniejsze cząstki, a następnie poddać dalszej rafinacji.
3. Flotacja: Oddzielenie rudy holmowej od innych zanieczyszczeń metodą flotacji. W procesie flotacji często stosuje się rozcieńczalnik i środek spieniający, aby ruda holmu unosiła się na powierzchni cieczy, a następnie przeprowadzała obróbkę fizyczną i chemiczną.
4. Hydratacja: Po flotacji ruda holmu zostanie poddana obróbce hydratacyjnej w celu przekształcenia jej w sole holmu. Uwodnienie zwykle polega na reakcji rudy z rozcieńczonym roztworem kwasu w celu wytworzenia roztworu soli kwasu holmowego.
5. Wytrącanie i filtracja: Dostosowując warunki reakcji, wytrąca się holm z roztworu soli kwasu holmowego. Następnie przefiltrować osad w celu oddzielenia czystego osadu holmu.
6. Kalcynacja: Wytrącone osady holmu należy poddać kalcynacji. Proces ten polega na podgrzaniu osadu holmu do wysokiej temperatury w celu przekształcenia go w tlenek holmu.
7. Redukcja: Tlenek holmu poddawany jest obróbce redukcyjnej w celu przekształcenia się w metaliczny holm. Zwykle do redukcji w warunkach wysokiej temperatury stosuje się środki redukujące (takie jak wodór). 8. Rafinacja: Zredukowany holm metaliczny może zawierać inne zanieczyszczenia i wymaga rafinacji i oczyszczenia. Metody rafinacji obejmują ekstrakcję rozpuszczalnikiem, elektrolizę i redukcję chemiczną. Po powyższych etapach wysoka czystośćmetal holmowymożna uzyskać. Te metale holmowe można stosować do wytwarzania stopów, materiałów magnetycznych, przemysłu energii jądrowej i urządzeń laserowych. Warto zauważyć, że proces wydobycia i wydobycia pierwiastków ziem rzadkich jest stosunkowo złożony i wymaga zaawansowanej technologii i sprzętu, aby osiągnąć wydajną i tanią produkcję.
Metody wykrywania pierwiastka holmowego
1. Atomowa spektrometria absorpcyjna (AAS): Atomowa spektrometria absorpcyjna jest powszechnie stosowaną metodą analizy ilościowej, która wykorzystuje widma absorpcyjne o określonych długościach fal w celu określenia stężenia holmu w próbce. Rozpyla badaną próbkę w płomieniu, a następnie mierzy intensywność absorpcji holmu w próbce za pomocą spektrometru. Metoda ta jest odpowiednia do wykrywania holmu w wyższych stężeniach.
2. Optyczna spektrometria emisyjna w plazmie indukcyjnie sprzężonej (ICP-OES): Optyczna spektrometria emisyjna w plazmie indukcyjnie sprzężonej to bardzo czuła i selektywna metoda analityczna, szeroko stosowana w analizie wieloelementowej. Rozpyla próbkę i tworzy plazmę w celu pomiaru określonej długości fali i intensywności emisji holmu w spektrometrze.
3. Spektrometria mas w plazmie indukcyjnie sprzężonej (ICP-MS): Spektrometria mas w plazmie sprzężonej indukcyjnie jest metodą analityczną o wysokiej czułości i wysokiej rozdzielczości, którą można stosować do oznaczania stosunku izotopów i analizy pierwiastków śladowych. Rozpyla próbkę i tworzy plazmę, aby zmierzyć stosunek masy do ładunku holmu w spektrometrze mas.
4. Spektrometria fluorescencji rentgenowskiej (XRF): Spektrometria fluorescencji rentgenowskiej wykorzystuje widmo fluorescencji wytwarzanej przez próbkę po wzbudzeniu promieniami rentgenowskimi do analizy zawartości pierwiastków. Pozwala szybko i nieniszcząco określić zawartość holmu w próbce. Metody te są szeroko stosowane w laboratoriach i gałęziach przemysłu do analizy ilościowej i kontroli jakości holmu. Wybór odpowiedniej metody zależy od czynników takich jak rodzaj próbki, wymagana granica wykrywalności i dokładność wykrywania.
Specyficzne zastosowanie metody absorpcji atomowej holmu
W pomiarze pierwiastków metoda absorpcji atomowej charakteryzuje się dużą dokładnością i czułością oraz zapewnia skuteczny sposób badania właściwości chemicznych, składu związku i zawartości pierwiastków. Następnie stosujemy metodę absorpcji atomowej do pomiaru zawartości holmu. Konkretne kroki są następujące: Przygotuj próbkę do pomiaru. Przygotuj próbkę do pomiaru do roztworu, który zazwyczaj przed następnym pomiarem należy rozpuścić w mieszanym kwasie. Wybierz odpowiedni spektrometr absorpcji atomowej. W zależności od właściwości mierzonej próbki i zakresu mierzonej zawartości holmu, wybierz odpowiedni spektrometr absorpcji atomowej. Dostosuj parametry spektrometru absorpcji atomowej. W zależności od mierzonego pierwiastka i modelu instrumentu dostosuj parametry spektrometru absorpcji atomowej, w tym źródło światła, atomizer, detektor itp. Zmierz absorbancję holmu. Próbkę do pomiaru należy umieścić w atomizerze i wyemitować przez źródło światła promieniowanie świetlne o określonej długości fali. Mierzony pierwiastek holmowy będzie absorbował to promieniowanie świetlne i powodował przejścia poziomów energii. Zmierz absorbancję holmu przez detektor. Oblicz zawartość holmu. Na podstawie absorbancji i krzywej wzorcowej oblicza się zawartość holmu. Poniżej przedstawiono konkretne parametry używane przez przyrząd do pomiaru holmu.
Wzorzec holmu (Ho): tlenek holmu (stopień analityczny).
Metoda: Odważyć dokładnie 1,1455 g Ho2O3, rozpuścić w 20 ml 5 moli kwasu solnego, rozcieńczyć wodą do 1 l, stężenie Ho w tym roztworze wynosi 1000 µg/ml. Przechowywać w butelce polietylenowej z dala od światła.
Rodzaj płomienia: podtlenek azotu-acetylen, bogaty płomień
Parametry analizy: Długość fali (nm) 410,4 Szerokość widma (nm) 0,2
Współczynnik filtra 0,6 Zalecany prąd lampy (mA) 6
Ujemne wysokie napięcie (v) 384,5
Wysokość głowicy spalania (mm) 12
Czas całkowania (S) 3
Ciśnienie i przepływ powietrza (MP, ml/min) 0,25, 5000
Ciśnienie i przepływ podtlenku azotu (MP, ml/min) 0,22, 5000
Ciśnienie i przepływ acetylenu (MP, ml/min) 0,1, 4500
Współczynnik korelacji liniowej 0,9980
Stężenie charakterystyczne (μg/ml) 0,841
Metoda obliczeniowa Metoda ciągła Kwasowość roztworu 0,5%
Tabela pomiarów HCl:
Krzywa kalibracji:
Zakłócenia: Holm jest częściowo zjonizowany w płomieniu podtlenku azotu-acetylenu. Dodanie azotanu potasu lub chlorku potasu do końcowego stężenia potasu wynoszącego 2000 μg/ml może zahamować jonizację holmu. W rzeczywistej pracy konieczne jest wybranie odpowiedniej metody pomiaru w zależności od specyficznych potrzeb obiektu. Metody te są szeroko stosowane w analizie i wykrywaniu kadmu w laboratoriach i przemyśle.
Holmium wykazało ogromny potencjał w wielu dziedzinach dzięki swoim unikalnym właściwościom i szerokiemu zakresowi zastosowań. Poprzez zrozumienie historii, procesu odkrywania,znaczenie i zastosowanie holmu, możemy lepiej zrozumieć znaczenie i wartość tego magicznego pierwiastka. Nie możemy się doczekać, aż holmium przyniesie w przyszłości więcej niespodzianek i przełomów dla społeczeństwa ludzkiego oraz wniesie większy wkład w promowanie postępu naukowo-technologicznego oraz zrównoważonego rozwoju.
Aby uzyskać więcej informacji lub zadać pytanie, zapraszamy do Holmiumskontaktuj się z nami
Co i tel: 008613524231522
Email:sales@shxlchem.com
Czas publikacji: 13 listopada 2024 r