Elemento de holmio e métodos de detecção comuns
Na tabela periódica de elementos químicos, há um elemento chamadoHolmium, que é um metal raro. Esse elemento é sólido à temperatura ambiente e tem um ponto de fusão alto e ponto de ebulição. No entanto, essa não é a parte mais atraente do elemento de holmio. Seu verdadeiro charme está no fato de que, quando está excitado, emite uma bela luz verde. O elemento de holmio nesse estado excitado é como uma jóia verde piscando, bonita e misteriosa. Os seres humanos têm uma história cognitiva relativamente curta do elemento de holmium. Em 1879, o químico sueco por Theodor Klebe descobriu o elemento Holmium e o nomeou em homenagem a sua cidade natal. Enquanto estudava o impuro erbio, ele descobriu independentemente o holmium removendoítrioeescândio. Ele nomeou a substância marrom Holmia (o nome latino de Estocolmo) e a substância verde Thulia. Ele então separou com sucesso o disprósio para separar o holmium puro. O holmio é um elemento de terra raro com magnetismo muito forte, por isso é frequentemente usado para fazer materiais magnéticos. Ao mesmo tempo, o holmium também possui um alto índice de refração, tornando -o um material ideal para fabricar instrumentos ópticos e fibras ópticas. Além disso, o holmium também desempenha um papel importante nos campos da medicina, energia e proteção ambiental. Hoje, vamos entrar nesse elemento mágico com uma ampla gama de aplicações - Holmium. Explore seus mistérios e sinta sua grande contribuição para a sociedade humana.
Campos de aplicação do elemento de holmium
O holmio é um elemento químico com um número atômico de 67 e pertence à série Lanthanide. A seguir, é apresentada uma introdução detalhada a alguns campos de aplicação do elemento de holmium:
1. Ímã de holmio:O holmio possui boas propriedades magnéticas e é amplamente utilizado como material para fazer ímãs. Especialmente em pesquisas de supercondutividade de alta temperatura, os ímãs de holmio são frequentemente usados como materiais para os supercondutores para melhorar o campo magnético dos supercondutores.
2. Vidro de holmio:O holmio pode fornecer propriedades ópticas especiais de vidro e é usado para fazer lasers de vidro de holmio. Os lasers de holmio são amplamente utilizados na medicina e na indústria e podem ser usados para tratar doenças oculares, cortar metais e outros materiais, etc.
3. Indústria de energia nuclear:O holmium-165 do Holmium possui uma seção transversal de captura de nêutrons e é usado para controlar o fluxo de nêutrons e a distribuição de energia dos reatores nucleares.
4. Dispositivos ópticos: O holmium também possui algumas aplicações em dispositivos ópticos, como guias de ondas ópticos, fotodetectores, moduladores etc. em comunicações de fibra óptica.
5. Materiais fluorescentes:Os compostos de holmio podem ser usados como materiais fluorescentes para fabricar lâmpadas fluorescentes, telas de exibição fluorescente e indicadores fluorescentes.6. ligas de metal:O holmio pode ser adicionado a outros metais para fazer ligas para melhorar a estabilidade térmica, a resistência à corrosão e o desempenho da soldagem dos metais. É frequentemente usado para fabricar motores de aeronaves, motores de automóveis e equipamentos químicos. O holmio tem aplicações importantes em ímãs, lasers de vidro, indústria de energia nuclear, dispositivos ópticos, materiais fluorescentes e ligas de metal.
Propriedades físicas do elemento de holmio
1. Estrutura atômica: A estrutura atômica do holmio é composta por 67 elétrons. Em sua configuração eletrônica, existem 2 elétrons na primeira camada, 8 elétrons na segunda camada, 18 elétrons na terceira camada e 29 elétrons na quarta camada. Portanto, existem 2 pares solitários de elétrons na camada mais externa.
2. Densidade e dureza: A densidade do holmio é de 8,78 g/cm3, o que é uma densidade relativamente alta. Sua dureza é de cerca de 5,4 MOHS dureza.
3. Ponto de fusão e ponto de ebulição: O ponto de fusão do holmio é de cerca de 1474 graus Celsius e o ponto de ebulição é de cerca de 2695 graus Celsius.
4. Magnetismo: Holmium é um metal com bom magnetismo. Ele mostra ferromagnetismo a baixas temperaturas, mas gradualmente perde seu magnetismo a altas temperaturas. O magnetismo do holmio torna importante em aplicações de ímãs e na pesquisa de supercondutividade de alta temperatura.
5 Características espectrais: o holmio mostra linhas óbvias de absorção e emissão no espectro visível. Suas linhas de emissão estão localizadas principalmente nas faixas espectrais verdes e vermelhas, resultando em compostos de holmio geralmente com cores verdes ou vermelhas.
6. Condutividade térmica: o holmio tem uma condutividade térmica relativamente alta de cerca de 16,2 W/m · Kelvin. Isso torna o holmio valioso em algumas aplicações que requerem excelente condutividade térmica. O holmio é um metal com alta densidade, dureza e magnetismo. Ele desempenha um papel importante em ímãs, supercondutores de alta temperatura, espectroscopia e condutividade térmica.
Propriedades químicas do holmio
1. Reatividade: O holmio é um metal relativamente estável que reage lentamente com a maioria dos elementos e ácidos não metálicos. Ele não reage com o ar e a água à temperatura ambiente, mas quando aquecido a altas temperaturas, reage com oxigênio no ar para formar óxido de holmio.
2 Solubilidade: O holmio tem boa solubilidade em soluções ácidas e pode reagir com ácido sulfúrico concentrado, ácido nítrico e ácido clorídrico para produzir sais de holmio correspondentes.
3. Estado de oxidação: o estado de oxidação do holmio é geralmente +3. Pode formar uma variedade de compostos, como óxidos (HO2O3), cloretos (Hocl3), sulfatos (HO2 (SO4) 3), etc. Além disso, o holmio também pode apresentar estados de oxidação como +2, +4 e +5, mas esses estados de oxidação são menos comuns.
4. Complexos: O holmio pode formar uma variedade de complexos, os mais comuns dos quais são complexos centrados nos íons holmium (III). Esses complexos desempenham um papel importante na análise química, catalisadores e pesquisa bioquímica.
5. Reatividade: O holmio geralmente exibe reatividade relativamente leve em reações químicas. Ele pode participar de muitos tipos de reações químicas, como reações de redução de oxidação, reações de coordenação e reações complexas. O holmio é um metal relativamente estável e suas propriedades químicas são refletidas principalmente na reatividade relativamente baixa, boa solubilidade, vários estados de oxidação e formação de vários complexos. Essas características tornam o holmio amplamente usado em reações químicas, química de coordenação e pesquisa bioquímica.
Propriedades biológicas do holmium
As propriedades biológicas do holmio foram relativamente pouco estudadas, e as informações que conhecemos até agora são limitadas. A seguir, são apresentadas algumas das propriedades do holmio em organismos:
1. Biodisponibilidade: O holmio é de natureza relativamente rara, portanto, seu conteúdo em organismos é muito baixo. O holmio tem baixa biodisponibilidade, ou seja, a capacidade do organismo de ingerir e absorver o holmio é limitada, que é uma das razões pelas quais as funções e efeitos do holmio no corpo humano não são totalmente compreendidos.
2. Função fisiológica: Embora exista um conhecimento limitado das funções fisiológicas do holmio, estudos mostraram que o holmio pode estar envolvido em alguns processos bioquímicos importantes no corpo humano. Estudos científicos mostraram que o holmio pode estar relacionado à saúde óssea e muscular, mas o mecanismo específico ainda não está claro.
3 Toxicidade: Devido à sua baixa biodisponibilidade, o holmio tem toxicidade relativamente baixa para o corpo humano. Em estudos de animais de laboratório, a exposição a altas concentrações de compostos de holmio pode causar alguns danos ao fígado e rins, mas a pesquisa atual sobre a toxicidade aguda e crônica do holmio é relativamente limitada. As propriedades biológicas do holmio em organismos vivos ainda não são totalmente compreendidos. A pesquisa atual se concentra em suas possíveis funções fisiológicas e efeitos tóxicos nos organismos vivos. Com o avanço contínuo da ciência e da tecnologia, a pesquisa sobre as propriedades biológicas do holmium continuará a se aprofundar.
Distribuição natural de holmio
A distribuição do holmio na natureza é muito rara e é um dos elementos com conteúdo extremamente baixo na crosta terrestre. A seguir, é apresentada a distribuição do holmio na natureza:
1. Distribuição na crosta terrestre: o conteúdo de holmio na crosta terrestre é de cerca de 1,3ppm (partes por milhão), que é um elemento relativamente raro na crosta terrestre. Apesar de seu baixo teor, o holmio pode ser encontrado em algumas rochas e minérios, como minérios contendo elementos de terras raras.
2. Presença em minerais: existe principalmente em minérios na forma de óxidos, como o óxido de holmio (HO2O3). HO2O3 é aóxido de terras rarasminério que contém uma alta concentração de holmio.
3. Composição na natureza: o holmio geralmente coexiste com outros elementos de terras raras e uma parte dos elementos de lantanídeo. Pode existir na natureza na forma de óxidos, sulfatos, carbonatos, etc.
4. Localização geográfica da distribuição: A distribuição do holmio é relativamente uniforme em todo o mundo, mas sua produção é muito limitada. Alguns países têm certos recursos de minério de holmio, como China, Austrália, Brasil, etc. O holmio é relativamente raro de natureza e existe principalmente na forma de óxidos em minérios. Embora o conteúdo seja baixo, ele coexiste com outros elementos de terras raras e pode ser encontrado em alguns ambientes geológicos específicos. Devido às suas restrições de raridade e distribuição, a mineração e a utilização do holmio são relativamente difíceis.
Extração e fundição do elemento de holmium
O holmio é um elemento de terra raro e seu processo de mineração e extração é semelhante a outros elementos de terras raras. A seguir, é apresentada uma introdução detalhada ao processo de mineração e extração do elemento de holmium:
1. A busca por minério de holmio: holmio pode ser encontrada em minérios de terras raras, e minérios comuns de holmio incluem minérios de óxido e minérios de carbonato. Esses minérios podem existir em depósitos minerais subterrâneos ou abertos.
2. Esmagamento e moagem do minério: Após a mineração, o minério de holmio precisa ser esmagado e moído em partículas menores e refinado ainda mais.
3. Flotação: separação do minério de holmio de outras impurezas por método de flotação. No processo de flutuação, o diluente e o agente de espuma são frequentemente usados para fazer flutuar de minério de holmio na superfície líquida e, em seguida, realizar tratamento físico e químico.
4. Hidratação: Após a flutuação, o minério de holmio passará por tratamento de hidratação para transformá -lo em sais de holmio. O tratamento de hidratação geralmente envolve reagir minério com solução de ácido diluído para formar uma solução de sal do ácido holmio.
5. Precipitação e filtração: Ao ajustar as condições de reação, o holmio na solução de sal do ácido holmio é precipitado. Em seguida, filtre o precipitado para separar o precipitado puro do holmio.
6. Calcinação: Os precipitados de holmio precisam ser submetidos a tratamento de calcinação. Esse processo envolve o aquecimento do precipitado de holmio a uma alta temperatura para transformá -lo em óxido de holmio.
7. Redução: O óxido de holmio sofre tratamento de redução para se transformar em holmio metálico. Geralmente, os agentes reduzidos (como o hidrogênio) são usados para redução em condições de alta temperatura. 8. Refinamento: O holmio de metal reduzido pode conter outras impurezas e precisa ser refinado e purificado. Os métodos de refino incluem extração de solvente, eletrólise e redução química. Após as etapas acima, de alta purezaMetal de holmiopode ser obtido. Esses metais de holmio podem ser usados para a preparação de ligas, materiais magnéticos, indústria de energia nuclear e dispositivos a laser. Vale a pena notar que o processo de mineração e extração dos elementos de terras raras é relativamente complexo e requer tecnologia e equipamento avançados para alcançar uma produção eficiente e de baixo custo.
Métodos de detecção de elemento de holmium
1. Espectrometria de absorção atômica (AAS): A espectrometria de absorção atômica é um método de análise quantitativa comumente usada que usa espectros de absorção de comprimentos de onda específicos para determinar a concentração de holmio em uma amostra. Ele atomiza a amostra a ser testada em uma chama e, em seguida, mede a intensidade da absorção do holmio na amostra através de um espectrômetro. Este método é adequado para a detecção de holmio em concentrações mais altas.
2. Espectrometria de emissão óptica plasmática indutivamente acoplada (ICP-OES): A espectrometria de emissão óptica plasmática acoplada indutivamente é um método analítico altamente sensível e seletivo que é amplamente utilizado na análise de vários elementos. Ele atomiza a amostra e forma um plasma para medir o comprimento de onda específico e a intensidade da emissão de holmio em um espectrômetro.
3. Espectrometria de massa plasmática indutivamente acoplada (ICP-MS): A espectrometria de massa plasmática acoplada indutivamente é um método analítico altamente sensível e de alta resolução que pode ser usado para determinação da razão isotópica e análise de elementos rastreadores. Ele atomiza a amostra e forma um plasma para medir a proporção de massa / carga de holmio em um espectrômetro de massa.
4. Espectrometria de fluorescência de raios X (XRF): A espectrometria de fluorescência de raios-X usa o espectro de fluorescência produzido pela amostra após ser excitado por raios-X para analisar o conteúdo dos elementos. Pode determinar de maneira rápida e não destrutiva o conteúdo de holmio na amostra. Esses métodos são amplamente utilizados em laboratórios e campos industriais para análise quantitativa e controle de qualidade do holmio. A seleção do método apropriado depende de fatores como o tipo de amostra, o limite de detecção e a precisão da detecção e a precisão da detecção.
Aplicação específica do método de absorção atômica de holmio
Na medição de elementos, o método de absorção atômica tem alta precisão e sensibilidade e fornece um meio eficaz para o estudo das propriedades químicas, composição de composto e conteúdo de elementos. As etapas específicas são as seguintes: Prepare a amostra a ser medida. Prepare a amostra a ser medida em uma solução, que geralmente precisa ser digerida com ácido misto para a medição subsequente. Selecione um espectrômetro de absorção atômica adequada. De acordo com as propriedades da amostra a ser medida e a faixa de conteúdo de holmio a ser medida, selecione um espectrômetro de absorção atômica adequado. Ajuste os parâmetros do espectrômetro de absorção atômica. De acordo com o elemento a ser medido e o modelo do instrumento, ajuste os parâmetros do espectrômetro de absorção atômica, incluindo fonte de luz, atomizador, detector, etc. Meça a absorvância do holmio. Coloque a amostra a ser medida no atomizador e emite a radiação leve de um comprimento de onda específico através da fonte de luz. O elemento holmio a ser medido absorverá essas radiações de luz e produzirá transições no nível de energia. Meça a absorvância do holmio através do detector. Calcule o conteúdo do holmio. De acordo com a absorvância e a curva padrão, o conteúdo do holmio é calculado. A seguir, são apresentados os parâmetros específicos usados por um instrumento para medir o holmio.
Padrão de holmio (HO): óxido de holmio (grau analítico).
Método: Pesar com precisão 1.1455G HO2O3, dissolva -se em 20 ml de ácido clorídrico 5mole, diluído para 1L com água, a concentração de HO nesta solução é de 1000μg/ml. Armazene em uma garrafa de polietileno longe da luz.
Tipo de chama: óxido nitroso-acetileno, chama rica
Parâmetros de análise: comprimento de onda (nm) 410.4 Largura de banda espectral (nm) 0.2
Coeficiente de filtro 0,6 Corrente de lâmpada recomendada (MA) 6
Alta tensão negativa (v) 384.5
Altura da cabeça de combustão (mm) 12
Tempo (s) de integração 3
Pressão e fluxo do ar (MP, Ml/min) 0,25, 5000
Pressão e fluxo de óxido nitroso (MP, ml/min) 0,22, 5000
Pressão e fluxo de acetileno (MP, ml/min) 0,1, 4500
Coeficiente de correlação linear 0,9980
Concentração característica (μg/ml) 0,841
Método de cálculo Método contínuo Solução acidez 0,5%
Tabela medida por HCl:
Curva de calibração:
Interferência: O holmio é parcialmente ionizado na chama nitrosa de óxido-acetileno. A adição de nitrato de potássio ou cloreto de potássio à concentração final de potássio de 2000μg/ml pode inibir a ionização do holmio. No trabalho real, é necessário selecionar um método de medição adequado de acordo com as necessidades específicas do site. Esses métodos são amplamente utilizados na análise e detecção de cádmio em laboratórios e indústrias.
O holmium mostrou grande potencial em muitos campos com suas propriedades exclusivas e ampla gama de usos. Ao entender a história, processo de descoberta,Importância e aplicação do holmium, podemos entender melhor a importância e o valor desse elemento mágico. Esperamos ansiosamente o holmium trazendo mais surpresas e avanços para a sociedade humana no futuro e fazendo maiores contribuições para promover o progresso científico e tecnológico e o desenvolvimento sustentável.
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