Elementul Holmium și metodele comune de detectare
În tabelul periodic al elementelor chimice, există un element numitholmiu, care este un metal rar. Acest element este solid la temperatura camerei și are un punct de topire și un punct de fierbere ridicat. Cu toate acestea, aceasta nu este cea mai atractivă parte a elementului holmium. Adevăratul său farmec constă în faptul că atunci când este entuziasmat, emite o frumoasă lumină verde. Elementul holmium în această stare excitată este ca o bijuterie verde strălucitoare, frumoasă și misterioasă. Oamenii au o istorie cognitivă relativ scurtă a elementului holmiu. În 1879, chimistul suedez Per Theodor Klebe a descoperit pentru prima dată elementul holmiu și l-a numit după orașul său natal. În timp ce studia erbiul impur, el a descoperit independent holmiul prin îndepărtareytriuşiscandiu. El a numit substanța maro Holmia (numele latin pentru Stockholm) și substanța verde Thulia. Apoi a separat cu succes disproziul pentru a separa holmiul pur. În tabelul periodic al elementelor chimice, holmiul are unele proprietăți și utilizări foarte unice. Holmiul este un element de pământ rar cu magnetism foarte puternic, așa că este adesea folosit pentru a face materiale magnetice. În același timp, holmiul are și un indice de refracție ridicat, ceea ce îl face un material ideal pentru fabricarea instrumentelor optice și a fibrelor optice. În plus, holmiul joacă, de asemenea, un rol important în domeniile medicinei, energiei și protecției mediului. Astăzi, să intrăm în acest element magic cu o gamă largă de aplicații - holmium. Explorați-i misterele și simțiți-i marea contribuție la societatea umană.
Domenii de aplicare ale elementului holmium
Holmiul este un element chimic cu un număr atomic de 67 și aparține seriei lantanidelor. Următoarea este o introducere detaliată în unele domenii de aplicare ale elementului holmium:
1. Magnet de holmiu:Holmiul are proprietăți magnetice bune și este utilizat pe scară largă ca material pentru fabricarea magneților. În special în cercetarea supraconductivității la temperatură înaltă, magneții de holmiu sunt adesea folosiți ca materiale pentru supraconductori pentru a îmbunătăți câmpul magnetic al supraconductorilor.
2. Sticlă de holmiu:Holmiul poate conferi sticlei proprietăți optice speciale și este folosit pentru a face lasere din sticlă cu holmiu. Laserele cu holmiu sunt utilizate pe scară largă în medicină și industrie și pot fi utilizate pentru tratarea bolilor oculare, tăierea metalelor și a altor materiale etc.
3. Industria energiei nucleare:Izotopul Holmium-165 are o secțiune transversală mare de captare a neutronilor și este utilizat pentru a controla fluxul de neutroni și distribuția puterii reactoarelor nucleare.
4. Dispozitive optice: Holmium are și unele aplicații în dispozitivele optice, cum ar fi ghiduri de undă optice, fotodetectoare, modulatoare etc. în comunicațiile cu fibră optică.
5. Materiale fluorescente:Compușii de holmiu pot fi utilizați ca materiale fluorescente pentru fabricarea lămpilor fluorescente, ecranelor de afișare fluorescente și indicatoarelor fluorescente.6. Aliaje metalice:Holmiul poate fi adăugat la alte metale pentru a face aliaje pentru a îmbunătăți stabilitatea termică, rezistența la coroziune și performanța de sudare a metalelor. Este adesea folosit pentru a produce motoare de avioane, motoare de automobile și echipamente chimice. Holmiul are aplicații importante în magneți, lasere de sticlă, industria energiei nucleare, dispozitive optice, materiale fluorescente și aliaje metalice.
Proprietățile fizice ale elementului holmium
1. Structura atomică: Structura atomică a holmiului este compusă din 67 de electroni. În configurația sa electronică, există 2 electroni în primul strat, 8 electroni în al doilea strat, 18 electroni în al treilea strat și 29 de electroni în al patrulea strat. Prin urmare, există 2 perechi singure de electroni în stratul cel mai exterior.
2. Densitatea și duritatea: Densitatea holmiului este de 8,78 g/cm3, care este o densitate relativ mare. Duritatea sa este de aproximativ 5,4 Mohs.
3. Punctul de topire și punctul de fierbere: Punctul de topire al holmiului este de aproximativ 1474 grade Celsius, iar punctul de fierbere este de aproximativ 2695 grade Celsius.
4. Magnetism: Holmiul este un metal cu magnetism bun. Prezintă feromagnetism la temperaturi scăzute, dar își pierde treptat magnetismul la temperaturi ridicate. Magnetismul holmiului îl face important în aplicațiile cu magnet și în cercetarea supraconductivității la temperatură înaltă.
5. Caracteristici spectrale: Holmiul prezintă linii evidente de absorbție și emisie în spectrul vizibil. Liniile sale de emisie sunt localizate în principal în intervalele spectrale verde și roșu, rezultând compușii de holmiu având de obicei culori verzi sau roșii.
6. Conductivitate termică: Holmiul are o conductivitate termică relativ ridicată de aproximativ 16,2 W/m·Kelvin. Acest lucru face ca holmiul să fie valoros în unele aplicații care necesită o conductivitate termică excelentă. Holmiul este un metal cu densitate mare, duritate și magnetism. Joacă un rol important în magneți, supraconductori de înaltă temperatură, spectroscopie și conductivitate termică.
Proprietățile chimice ale holmiului
1. Reactivitate: Holmiul este un metal relativ stabil care reacționează lent cu majoritatea elementelor și acizilor nemetalici. Nu reacționează cu aerul și apa la temperatura camerei, dar când este încălzit la temperaturi ridicate, reacționează cu oxigenul din aer pentru a forma oxid de holmiu.
2. Solubilitate: Holmiul are o solubilitate bună în soluții acide și poate reacționa cu acid sulfuric concentrat, acid azotic și acid clorhidric pentru a produce sărurile de holmiu corespunzătoare.
3. Starea de oxidare: Starea de oxidare a holmiului este de obicei +3. Poate forma o varietate de compuși, cum ar fi oxizi (Ho2O3), cloruri (HoCl3), sulfați (Ho2(SO4)3), etc. În plus, holmiul poate prezenta și stări de oxidare precum +2, +4 și +5, dar aceste stări de oxidare sunt mai puțin frecvente.
4. Complexe: Holmiul poate forma o varietate de complexe, dintre care cele mai comune sunt complexe centrate pe ioni de holmiu (III). Aceste complexe joacă un rol important în analiza chimică, catalizatori și cercetarea biochimică.
5. Reactivitate: Holmiul prezintă de obicei o reactivitate relativ ușoară în reacțiile chimice. Poate participa la multe tipuri de reacții chimice, cum ar fi reacții de oxidare-reducere, reacții de coordonare și reacții complexe. Holmiul este un metal relativ stabil, iar proprietățile sale chimice se reflectă în principal în reactivitate relativ scăzută, solubilitate bună, diferite stări de oxidare și formarea diferitelor complexe. Aceste caracteristici fac ca holmiul să fie utilizat pe scară largă în reacții chimice, chimie de coordonare și cercetare biochimică.
Proprietățile biologice ale holmiului
Proprietățile biologice ale holmiului au fost relativ puțin studiate, iar informațiile pe care le cunoaștem până acum sunt limitate. Următoarele sunt câteva dintre proprietățile holmiului în organisme:
1. Biodisponibilitate: Holmiul este relativ rar în natură, astfel încât conținutul său în organisme este foarte scăzut. Holmiul are o biodisponibilitate slabă, adică capacitatea organismului de a ingera și absorbi holmiul este limitată, ceea ce este unul dintre motivele pentru care funcțiile și efectele holmiului în corpul uman nu sunt pe deplin înțelese.
2. Funcția fiziologică: Deși există cunoștințe limitate despre funcțiile fiziologice ale holmiului, studiile au arătat că holmiul poate fi implicat în unele procese biochimice importante din corpul uman. Studiile științifice au arătat că holmiul poate fi legat de sănătatea oaselor și a mușchilor, dar mecanismul specific este încă neclar.
3. Toxicitate: Datorită biodisponibilității sale scăzute, holmiul are o toxicitate relativ scăzută pentru corpul uman. În studiile pe animale de laborator, expunerea la concentrații mari de compuși ai holmiului poate provoca unele leziuni ale ficatului și rinichilor, dar cercetările actuale privind toxicitatea acută și cronică a holmiului sunt relativ limitate. Proprietățile biologice ale holmiului în organismele vii nu sunt încă pe deplin înțelese. Cercetările actuale se concentrează pe posibilele sale funcții fiziologice și pe efectele toxice asupra organismelor vii. Odată cu progresul continuu al științei și tehnologiei, cercetările privind proprietățile biologice ale holmiului vor continua să se aprofundeze.
Distribuția naturală a holmiului
Distribuția holmiului în natură este foarte rară și este unul dintre elementele cu conținut extrem de scăzut în scoarța terestră. Următoarea este distribuția holmiului în natură:
1. Distribuția în scoarța terestră: conținutul de holmiu în scoarța terestră este de aproximativ 1,3 ppm (părți pe milion), care este un element relativ rar în scoarța terestră. În ciuda conținutului său scăzut, holmiul poate fi găsit în unele roci și minereuri, cum ar fi minereurile care conțin elemente de pământuri rare.
2. Prezența în minerale: Holmiul există în principal în minereuri sub formă de oxizi, cum ar fi oxidul de holmiu (Ho2O3). Ho2O3 este aoxid de pământuri rareminereu care conține o concentrație mare de holmiu.
3. Compoziție în natură: Holmiul coexistă de obicei cu alte elemente de pământuri rare și cu o parte a elementelor lantanide. Poate exista în natură sub formă de oxizi, sulfați, carbonați etc.
4. Localizarea geografică a distribuției: Distribuția holmiului este relativ uniformă în întreaga lume, dar producția sa este foarte limitată. Unele țări au anumite resurse de minereu de holmiu, cum ar fi China, Australia, Brazilia etc. Holmiul este relativ rar în natură și există în principal sub formă de oxizi în minereuri. Deși conținutul este scăzut, el coexistă cu alte elemente de pământuri rare și poate fi găsit în unele medii geologice specifice. Datorită rarității și restricțiilor de distribuție, exploatarea și utilizarea holmiului este relativ dificilă.
Extracția și topirea elementului de holmiu
Holmiul este un element de pământuri rare, iar procesul său de extracție și extracție este similar cu alte elemente de pământuri rare. Următoarea este o introducere detaliată în procesul de extracție și extracție a elementului de holmiu:
1. Căutarea minereului de holmiu: Holmiul poate fi găsit în minereurile de pământuri rare, iar minereurile obișnuite de holmiu includ minereurile oxidice și minereurile carbonatate. Aceste minereuri pot exista în zăcăminte minerale subterane sau deschise.
2. Zdrobirea și măcinarea minereului: După exploatare, minereul de holmiu trebuie zdrobit și măcinat în particule mai mici și rafinat în continuare.
3. Flotație: Separarea minereului de holmiu de alte impurități prin metoda de flotație. În procesul de flotație, diluantul și agentul de spumă sunt adesea folosiți pentru a face minereul de holmiu să plutească pe suprafața lichidului și apoi să efectueze un tratament fizic și chimic.
4. Hidratarea: După flotare, minereul de holmiu va fi supus unui tratament de hidratare pentru a-l transforma în săruri de holmiu. Tratamentul de hidratare implică de obicei reacția minereului cu soluție acidă diluată pentru a forma o soluție de sare de acid holmiu.
5. Precipitare și filtrare: Prin ajustarea condițiilor de reacție, holmiul din soluția de sare de acid holmiu este precipitat. Apoi, se filtrează precipitatul pentru a separa precipitatul de holmiu pur.
6. Calcinare: Precipitatele de holmiu trebuie să fie supuse unui tratament de calcinare. Acest proces presupune încălzirea precipitatului de holmiu la o temperatură ridicată pentru a-l transforma în oxid de holmiu.
7. Reducere: Oxidul de holmiu suferă un tratament de reducere pentru a se transforma în holmiu metalic. De obicei, agenții reducători (cum ar fi hidrogenul) sunt utilizați pentru reducerea în condiții de temperatură ridicată. 8. Rafinare: Holmiul de metal redus poate conține alte impurități și trebuie să fie rafinat și purificat. Metodele de rafinare includ extracția cu solvent, electroliza și reducerea chimică. După pașii de mai sus, puritate ridicatăholmiu metalpot fi obținute. Aceste metale holmiu pot fi utilizate pentru prepararea aliajelor, materialelor magnetice, industria energiei nucleare și dispozitive laser. Este de remarcat faptul că procesul de extracție și extracție a elementelor pământurilor rare este relativ complex și necesită tehnologie și echipamente avansate pentru a obține o producție eficientă și cu costuri reduse.
Metode de detectare a elementului holmium
1. Spectrometria de absorbție atomică (AAS): spectrometria de absorbție atomică este o metodă de analiză cantitativă utilizată în mod obișnuit, care utilizează spectre de absorbție de lungimi de undă specifice pentru a determina concentrația de holmiu dintr-o probă. Se atomizează eșantionul care urmează să fie testat într-o flacără și apoi măsoară intensitatea de absorbție a holmiului din probă printr-un spectrometru. Această metodă este potrivită pentru detectarea holmiului la concentrații mai mari.
2. Spectrometria de emisie optică cu plasmă cuplată inductiv (ICP-OES): spectrometria de emisie optică cu plasmă cuplată inductiv este o metodă analitică foarte sensibilă și selectivă care este utilizată pe scară largă în analiza multi-element. Acesta atomizează proba și formează o plasmă pentru a măsura lungimea de undă specifică și intensitatea emisiei de holmiu într-un spectrometru.
3. Spectrometria de masă cu plasmă cuplată inductiv (ICP-MS): spectrometria de masă cu plasmă cuplată inductiv este o metodă analitică foarte sensibilă și de înaltă rezoluție care poate fi utilizată pentru determinarea raportului izotopilor și analiza elementelor în urmă. Acesta atomizează proba și formează o plasmă pentru a măsura raportul masă-încărcare al holmiului într-un spectrometru de masă.
4. Spectrometria de fluorescență cu raze X (XRF): Spectrometria cu fluorescență cu raze X utilizează spectrul de fluorescență produs de probă după ce a fost excitată de raze X pentru a analiza conținutul elementelor. Poate determina rapid și nedistructiv conținutul de holmiu din probă. Aceste metode sunt utilizate pe scară largă în laboratoare și domenii industriale pentru analiza cantitativă și controlul calității holmiului. Alegerea metodei adecvate depinde de factori precum tipul eșantionului, limita de detecție necesară și acuratețea detectării.
Aplicarea specifică a metodei de absorbție atomică a holmiului
În măsurarea elementelor, metoda de absorbție atomică are o acuratețe și sensibilitate ridicată și oferă un mijloc eficient pentru studiul proprietăților chimice, compoziția compusului și conținutul elementelor. În continuare, folosim metoda de absorbție atomică pentru a măsura conținutul de holmiu. Pașii specifici sunt următorii: Pregătiți proba de măsurat. Pregătiți proba pentru a fi măsurată într-o soluție, care, în general, trebuie digerată cu acid amestecat pentru măsurarea ulterioară. Selectați un spectrometru de absorbție atomică adecvat. În funcție de proprietățile probei de măsurat și de intervalul de conținut de holmiu care trebuie măsurat, selectați un spectrometru de absorbție atomică adecvat. Reglați parametrii spectrometrului de absorbție atomică. În funcție de elementul de măsurat și modelul instrumentului, ajustați parametrii spectrometrului de absorbție atomică, inclusiv sursa de lumină, atomizor, detector etc. Măsurați absorbanța holmiului. Puneți proba care urmează să fie măsurată în atomizor și emiteți radiații luminoase cu o anumită lungime de undă prin sursa de lumină. Elementul de holmiu de măsurat va absorbi aceste radiații luminoase și va produce tranziții ale nivelului de energie. Măsurați absorbanța holmiului prin detector. Calculați conținutul de holmiu. În funcție de absorbanța și curba standard, se calculează conținutul de holmiu. Următorii sunt parametrii specifici utilizați de un instrument pentru măsurarea holmiului.
Standard de holmiu (Ho): oxid de holmiu (grad analitic).
Metodă: Se cântăresc cu precizie 1,1455 g Ho2O3, se dizolvă în 20 ml acid clorhidric 5Mole, se diluează la 1 L cu apă, concentrația de Ho în această soluție este de 1000μg/mL. A se păstra într-o sticlă de polietilenă ferit de lumină.
Tip de flacără: protoxid de azot-acetilenă, flacără bogată
Parametri de analiză: Lungime de undă (nm) 410,4 Lățime de bandă spectrală (nm) 0,2
Coeficient de filtru 0,6 Curentul recomandat al lămpii (mA) 6
Tensiune înaltă negativă (v) 384,5
Înălțimea capului de ardere (mm) 12
Timp de integrare (S) 3
Presiunea și debitul aerului (MP, mL/min) 0,25, 5000
Presiunea și debitul protoxidului de azot (MP, ml/min) 0,22, 5000
Presiunea și debitul acetilenei (MP, ml/min) 0,1, 4500
Coeficient de corelație liniară 0,9980
Concentrație caracteristică (μg/mL) 0,841
Metoda de calcul Metoda continuă Aciditatea soluției 0,5%
Tabel de măsurare a HCl:
Curba de calibrare:
Interferență: Holmiul este parțial ionizat în flacăra de protoxid de azot-acetilenă. Adăugarea de nitrat de potasiu sau clorură de potasiu la o concentrație finală de potasiu de 2000μg/mL poate inhiba ionizarea holmiului. În munca efectivă, este necesar să se selecteze o metodă de măsurare adecvată în funcție de nevoile specifice ale șantierului. Aceste metode sunt utilizate pe scară largă în analiza și detectarea cadmiului în laboratoare și industrii.
Holmiul a demonstrat un mare potențial în multe domenii, cu proprietățile sale unice și gama largă de utilizări. Prin înțelegerea istoriei, a procesului de descoperire,importanța și aplicarea holmiului, putem înțelege mai bine importanța și valoarea acestui element magic. Să așteptăm cu nerăbdare ca holmiul să aducă mai multe surprize și descoperiri societății umane în viitor și să aducă contribuții mai mari la promovarea progresului științific și tehnologic și a dezvoltării durabile.
Pentru mai multe informații sau întrebări Holmium bine ați venit lacontactaţi-ne
Ce este&tel:008613524231522
Email:sales@shxlchem.com
Ora postării: 13-nov-2024