Holmium prvok a bežné metódy detekcie
V periodickej tabuľke chemických prvkov sa nachádza prvok tzvholmium, čo je vzácny kov. Tento prvok je pri izbovej teplote tuhý a má vysokú teplotu topenia a teplotu varu. Toto však nie je najatraktívnejšia časť prvku holmium. Jeho skutočné čaro spočíva v tom, že keď je vzrušený, vydáva krásne zelené svetlo. Element holmium v tomto vzrušenom stave je ako blikajúci zelený drahokam, krásny a tajomný. Ľudia majú relatívne krátku kognitívnu históriu prvku holmium. V roku 1879 švédsky chemik Per Theodor Klebe prvýkrát objavil prvok holmium a pomenoval ho po svojom rodnom meste. Počas štúdia nečistého erbia nezávisle objavil holmium odstránenímytriumaskandium. Hnedú látku nazval Holmia (latinský názov pre Štokholm) a zelenú Thulia. Potom úspešne oddelil dysprosium, aby oddelil čisté holmium. V periodickej tabuľke chemických prvkov má holmium niektoré veľmi jedinečné vlastnosti a použitia. Holmium je prvok vzácnych zemín s veľmi silným magnetizmom, preto sa často používa na výrobu magnetických materiálov. Zároveň má holmium aj vysoký index lomu, vďaka čomu je ideálnym materiálom na výrobu optických prístrojov a optických vlákien. Okrem toho hrá holmium dôležitú úlohu aj v oblasti medicíny, energetiky a ochrany životného prostredia. Dnes vstúpme do tohto magického prvku so širokým rozsahom použitia - holmia. Preskúmajte jeho tajomstvá a pocítite jeho veľký prínos pre ľudskú spoločnosť.
Oblasti použitia holmiového prvku
Holmium je chemický prvok s atómovým číslom 67 a patrí do radu lantanoidov. Nasleduje podrobný úvod do niektorých oblastí použitia prvku holmium:
1. Holmium magnet:Holmium má dobré magnetické vlastnosti a je široko používané ako materiál na výrobu magnetov. Najmä vo výskume vysokoteplotnej supravodivosti sa holmiové magnety často používajú ako materiály pre supravodiče na zvýšenie magnetického poľa supravodičov.
2. Holmium sklo:Holmium môže dať sklu špeciálne optické vlastnosti a používa sa na výrobu holmiových sklenených laserov. Holmium lasery sú široko používané v medicíne a priemysle a môžu byť použité na liečbu očných chorôb, rezanie kovov a iných materiálov atď.
3. Priemysel jadrovej energetiky:Izotop Holmia holmium-165 má vysoký prierez zachytávania neutrónov a používa sa na riadenie toku neutrónov a distribúcie energie v jadrových reaktoroch.
4. Optické zariadenia: Holmium má tiež niektoré aplikácie v optických zariadeniach, ako sú optické vlnovody, fotodetektory, modulátory atď. v komunikáciách s optickými vláknami.
5. Fluorescenčné materiály:Zlúčeniny holmia možno použiť ako fluorescenčné materiály na výrobu žiariviek, fluorescenčných obrazoviek a fluorescenčných indikátorov.6. Zliatiny kovov:Holmium sa môže pridávať do iných kovov na výrobu zliatin na zlepšenie tepelnej stability, odolnosti proti korózii a zváracieho výkonu kovov. Často sa používa na výrobu leteckých motorov, automobilových motorov a chemických zariadení. Holmium má dôležité aplikácie v magnetoch, sklenených laseroch, jadrovej energetike, optických zariadeniach, fluorescenčných materiáloch a kovových zliatinách.
Fyzikálne vlastnosti prvku holmium
1. Atómová štruktúra: Atómová štruktúra holmia sa skladá zo 67 elektrónov. Vo svojej elektronickej konfigurácii sú 2 elektróny v prvej vrstve, 8 elektrónov v druhej vrstve, 18 elektrónov v tretej vrstve a 29 elektrónov vo štvrtej vrstve. Preto sú vo vonkajšej vrstve 2 osamelé páry elektrónov.
2. Hustota a tvrdosť: Hustota holmia je 8,78 g/cm3, čo je pomerne vysoká hustota. Jeho tvrdosť je asi 5,4 Mohsovej tvrdosti.
3. Teplota topenia a teplota varu: Teplota topenia holmia je asi 1474 stupňov Celzia a teplota varu je asi 2695 stupňov Celzia.
4. Magnetizmus: Holmium je kov s dobrým magnetizmom. Pri nízkych teplotách vykazuje feromagnetizmus, ale pri vysokých teplotách postupne magnetizmus stráca. Magnetizmus holmia ho robí dôležitým pri aplikáciách magnetov a pri výskume vysokoteplotnej supravodivosti.
5. Spektrálne charakteristiky: Holmium vykazuje zjavné absorpčné a emisné čiary vo viditeľnom spektre. Jeho emisné čiary sa nachádzajú hlavne v zelenom a červenom spektrálnom rozsahu, čo vedie k tomu, že zlúčeniny holmia majú zvyčajne zelenú alebo červenú farbu.
6. Tepelná vodivosť: Holmium má relatívne vysokú tepelnú vodivosť okolo 16,2 W/m·Kelvin. Vďaka tomu je holmium cenné v niektorých aplikáciách, ktoré vyžadujú vynikajúcu tepelnú vodivosť. Holmium je kov s vysokou hustotou, tvrdosťou a magnetizmom. Hrá dôležitú úlohu v magnetoch, vysokoteplotných supravodičoch, spektroskopii a tepelnej vodivosti.
Chemické vlastnosti holmia
1. Reaktivita: Holmium je relatívne stabilný kov, ktorý pomaly reaguje s väčšinou nekovových prvkov a kyselín. Pri izbovej teplote nereaguje so vzduchom a vodou, ale pri zahriatí na vysoké teploty reaguje so vzdušným kyslíkom za vzniku oxidu holmia.
2. Rozpustnosť: Holmium má dobrú rozpustnosť v kyslých roztokoch a môže reagovať s koncentrovanou kyselinou sírovou, kyselinou dusičnou a kyselinou chlorovodíkovou za vzniku zodpovedajúcich solí holmia.
3. Oxidačný stav: Oxidačný stav holmia je zvyčajne +3. Môže vytvárať rôzne zlúčeniny, ako sú oxidy (Ho2O3), chloridy (HoCl3), sírany (Ho2(S04)3), atď. Okrem toho môže holmium vykazovať aj oxidačné stavy ako +2, +4 a +5, ale tieto oxidačné stavy sú menej bežné.
4. Komplexy: Holmium môže tvoriť rôzne komplexy, z ktorých najbežnejšie sú komplexy sústredené na ióny holmia (III). Tieto komplexy hrajú dôležitú úlohu v chemickej analýze, katalyzátoroch a biochemickom výskume.
5. Reaktivita: Holmium zvyčajne vykazuje relatívne miernu reaktivitu v chemických reakciách. Môže sa podieľať na mnohých typoch chemických reakcií, ako sú oxidačno-redukčné reakcie, koordinačné reakcie a komplexné reakcie. Holmium je relatívne stabilný kov a jeho chemické vlastnosti sa odrážajú najmä v relatívne nízkej reaktivite, dobrej rozpustnosti, rôznych oxidačných stavoch a tvorbe rôznych komplexov. Vďaka týmto vlastnostiam sa holmium široko používa v chemických reakciách, koordinačnej chémii a biochemickom výskume.
Biologické vlastnosti holmia
Biologické vlastnosti holmia boli relatívne málo študované a informácie, ktoré doteraz poznáme, sú obmedzené. Nasledujú niektoré z vlastností holmia v organizmoch:
1. Biologická dostupnosť: Holmium je v prírode pomerne vzácne, preto je jeho obsah v organizmoch veľmi nízky. Holmium má zlú biologickú dostupnosť, to znamená, že schopnosť organizmu prijímať a absorbovať holmium je obmedzená, čo je jeden z dôvodov, prečo funkcie a účinky holmia v ľudskom tele nie sú úplne pochopené.
2. Fyziologická funkcia: Hoci existujú obmedzené poznatky o fyziologických funkciách holmia, štúdie ukázali, že holmium sa môže podieľať na niektorých dôležitých biochemických procesoch v ľudskom tele. Vedecké štúdie ukázali, že holmium môže súvisieť so zdravím kostí a svalov, ale konkrétny mechanizmus je stále nejasný.
3. Toxicita: Vzhľadom na nízku biologickú dostupnosť má holmium relatívne nízku toxicitu pre ľudský organizmus. V štúdiách na laboratórnych zvieratách môže vystavenie vysokým koncentráciám zlúčenín holmia spôsobiť určité poškodenie pečene a obličiek, ale súčasný výskum akútnej a chronickej toxicity holmia je relatívne obmedzený. Biologické vlastnosti holmia v živých organizmoch ešte nie sú úplne pochopené. Súčasný výskum sa zameriava na jeho možné fyziologické funkcie a toxické účinky na živé organizmy. S neustálym pokrokom vedy a techniky sa bude výskum biologických vlastností holmia naďalej prehlbovať.
Prirodzená distribúcia holmia
Rozšírenie holmia v prírode je veľmi zriedkavé a patrí medzi prvky s extrémne nízkym obsahom v zemskej kôre. Nasleduje distribúcia holmia v prírode:
1. Distribúcia v zemskej kôre: Obsah holmia v zemskej kôre je asi 1,3 ppm (parts per million), čo je pomerne vzácny prvok v zemskej kôre. Napriek nízkemu obsahu sa holmium nachádza v niektorých horninách a rudách, napríklad v rudách obsahujúcich prvky vzácnych zemín.
2. Prítomnosť v mineráloch: Holmium sa vyskytuje hlavne v rudách vo forme oxidov, ako je oxid holmitý (Ho2O3). Ho2O3 je aoxid vzácnych zemínruda, ktorá obsahuje vysokú koncentráciu holmia.
3. Zloženie v prírode: Holmium zvyčajne koexistuje s inými prvkami vzácnych zemín a časťou prvkov lantanoidov. V prírode môže existovať vo forme oxidov, síranov, uhličitanov atď.
4. Geografická poloha distribúcie: Distribúcia holmia je na celom svete pomerne rovnomerná, ale jeho produkcia je veľmi obmedzená. Niektoré krajiny majú určité zdroje holmiovej rudy, ako napríklad Čína, Austrália, Brazília atď. Holmium je v prírode pomerne vzácne a existuje hlavne vo forme oxidov v rudách. Hoci je obsah nízky, koexistuje s inými prvkami vzácnych zemín a možno ho nájsť v niektorých špecifických geologických prostrediach. Ťažba a využitie holmia je vzhľadom na jeho vzácnosť a obmedzenia distribúcie pomerne náročné.
Extrakcia a tavenie prvku Holmium
Holmium je prvok vzácnych zemín a jeho ťažba a ťažba je podobná ako pri iných prvkoch vzácnych zemín. Nasleduje podrobný úvod do procesu ťažby a ťažby prvku holmium:
1. Hľadanie holmiovej rudy: Holmium možno nájsť v rudách vzácnych zemín a bežné holmiové rudy zahŕňajú oxidové rudy a uhličitanové rudy. Tieto rudy môžu existovať v podzemných alebo povrchových ložiskách nerastov.
2. Drvenie a mletie rudy: Po ťažbe je potrebné holmiovú rudu rozdrviť a pomlieť na menšie častice a ďalej rafinovať.
3. Flotácia: Separácia holmiovej rudy od iných nečistôt flotačnou metódou. V procese flotácie sa riedidlo a penové činidlo často používajú na to, aby holmiová ruda plávala na povrchu kvapaliny a potom sa vykonala fyzikálna a chemická úprava.
4. Hydratácia: Po flotácii sa holmiová ruda podrobí hydratačnej úprave, aby sa zmenila na holmiové soli. Hydratačná úprava zvyčajne zahŕňa reakciu rudy so zriedeným roztokom kyseliny za vzniku roztoku soli kyseliny holmiovej.
5. Zrážanie a filtrácia: Úpravou reakčných podmienok sa holmium v roztoku soli kyseliny holmiovej vyzráža. Potom sa zrazenina odfiltruje, aby sa oddelila čistá zrazenina holmia.
6. Kalcinácia: Precipitáty holmia sa musia podrobiť kalcinácii. Tento proces zahŕňa zahrievanie zrazeniny holmia na vysokú teplotu, aby sa premenila na oxid holmia.
7. Redukcia: Oxid holmium prechádza redukciou, aby sa premenil na kovové holmium. Zvyčajne sa na redukciu za podmienok vysokej teploty používajú redukčné činidlá (ako je vodík). 8. Rafinácia: Redukované kovové holmium môže obsahovať ďalšie nečistoty a je potrebné ho rafinovať a čistiť. Metódy rafinácie zahŕňajú extrakciu rozpúšťadlom, elektrolýzu a chemickú redukciu. Po vyššie uvedených krokoch vysoká čistotaholmium kovmožno získať. Tieto holmiové kovy možno použiť na prípravu zliatin, magnetických materiálov, jadrovej energetiky a laserových zariadení. Stojí za zmienku, že proces ťažby a ťažby prvkov vzácnych zemín je pomerne zložitý a vyžaduje si pokročilé technológie a vybavenie na dosiahnutie efektívnej a lacnej výroby.
Metódy detekcie prvku holmium
1. Atómová absorpčná spektrometria (AAS): Atómová absorpčná spektrometria je bežne používaná metóda kvantitatívnej analýzy, ktorá využíva absorpčné spektrá špecifických vlnových dĺžok na stanovenie koncentrácie holmia vo vzorke. Atomizuje vzorku, ktorá sa má testovať, v plameni a potom meria intenzitu absorpcie holmia vo vzorke pomocou spektrometra. Táto metóda je vhodná na detekciu holmia pri vyšších koncentráciách.
2. Optická emisná spektrometria s indukčne viazanou plazmou (ICP-OES): Optická emisná spektrometria s indukčne viazanou plazmou je vysoko citlivá a selektívna analytická metóda, ktorá sa široko používa pri viacprvkovej analýze. Atomizuje vzorku a vytvára plazmu na meranie špecifickej vlnovej dĺžky a intenzity emisie holmia v spektrometri.
3. Hmotnostná spektrometria s indukčne viazanou plazmou (ICP-MS): Hmotnostná spektrometria s indukčne viazanou plazmou je vysoko citlivá analytická metóda s vysokým rozlíšením, ktorú možno použiť na stanovenie pomeru izotopov a analýzu stopových prvkov. Atomizuje vzorku a vytvára plazmu na meranie pomeru hmotnosti k náboju holmia v hmotnostnom spektrometri.
4. Röntgenová fluorescenčná spektrometria (XRF): Röntgenová fluorescenčná spektrometria využíva fluorescenčné spektrum vytvorené vzorkou po excitácii röntgenovými lúčmi na analýzu obsahu prvkov. Dokáže rýchlo a nedeštruktívne určiť obsah holmia vo vzorke. Tieto metódy sú široko používané v laboratóriách a priemyselných oblastiach na kvantitatívnu analýzu a kontrolu kvality holmia. Výber vhodnej metódy závisí od faktorov, akými sú typ vzorky, požadovaný detekčný limit a presnosť detekcie.
Špecifická aplikácia metódy atómovej absorpcie holmia
Pri meraní prvkov má metóda atómovej absorpcie vysokú presnosť a citlivosť a poskytuje účinný prostriedok na štúdium chemických vlastností, zloženia zlúčenín a obsahu prvkov. Ďalej používame metódu atómovej absorpcie na meranie obsahu holmia. Konkrétne kroky sú nasledovné: Pripravte vzorku na meranie. Pripravte vzorku, ktorá sa má merať, do roztoku, ktorý je vo všeobecnosti potrebné tráviť zmiešanou kyselinou na následné meranie. Vyberte vhodný atómový absorpčný spektrometer. Podľa vlastností meranej vzorky a rozsahu obsahu holmia, ktorý sa má merať, vyberte vhodný atómový absorpčný spektrometer. Nastavte parametre atómového absorpčného spektrometra. Podľa meraného prvku a modelu prístroja upravte parametre atómového absorpčného spektrometra vrátane svetelného zdroja, atomizéra, detektora atď. Zmerajte absorbanciu holmia. Umiestnite vzorku, ktorá sa má merať, do atomizéra a vyžarujte svetelné žiarenie špecifickej vlnovej dĺžky cez zdroj svetla. Holmium prvok, ktorý sa má merať, pohltí toto svetelné žiarenie a vytvorí prechody energetických hladín. Zmerajte absorbanciu holmia cez detektor. Vypočítajte obsah holmia. Podľa absorbancie a štandardnej krivky sa vypočíta obsah holmia. Nasledujú špecifické parametre používané prístrojom na meranie holmia.
Holmium (Ho) štandard: oxid holmitý (analytická kvalita).
Metóda: Presne odvážte 1,1455 g Ho2O3, rozpustite v 20 ml 5 mol kyseliny chlorovodíkovej, zrieďte na 1 l vodou, koncentrácia Ho v tomto roztoku je 1000 μg/ml. Uchovávajte v polyetylénovej fľaši mimo dosahu svetla.
Typ plameňa: oxid dusný-acetylén, bohatý plameň
Parametre analýzy: Vlnová dĺžka (nm) 410,4 Spektrálna šírka pásma (nm) 0,2
Koeficient filtra 0,6 Odporúčaný prúd lampy (mA) 6
Záporné vysoké napätie (v) 384,5
Výška spaľovacej hlavy (mm) 12
Integračný čas (S) 3
Tlak vzduchu a prietok (MP, ml/min) 0,25, 5000
Tlak a prietok oxidu dusného (MP, ml/min) 0,22, 5000
Tlak a prietok acetylénu (MP, ml/min) 0,1, 4500
Lineárny korelačný koeficient 0,9980
Charakteristická koncentrácia (μg/ml) 0,841
Metóda výpočtu Kontinuálna metóda Kyslosť roztoku 0,5 %
Tabuľka merania HCl:
Kalibračná krivka:
Rušenie: Holmium je čiastočne ionizované v plameni oxidu dusného a acetylénu. Pridanie dusičnanu draselného alebo chloridu draselného do konečnej koncentrácie draslíka 2000 μg/ml môže inhibovať ionizáciu holmia. Pri samotnej práci je potrebné zvoliť vhodnú metódu merania podľa špecifických potrieb lokality. Tieto metódy sú široko používané pri analýze a detekcii kadmia v laboratóriách a priemysle.
Holmium preukázalo veľký potenciál v mnohých oblastiach vďaka svojim jedinečným vlastnostiam a širokému spektru použitia. Pochopením histórie, procesu objavovania,význam a uplatnenie holmia, môžeme lepšie pochopiť dôležitosť a hodnotu tohto magického prvku. Tešme sa na to, že holmium v budúcnosti prinesie do ľudskej spoločnosti ďalšie prekvapenia a objavy a viac prispeje k podpore vedeckého a technologického pokroku a trvalo udržateľného rozvoja.
Pre viac informácií alebo dopytu Holmium vitajtekontaktujte nás
Whats&tel:008613524231522
Email:sales@shxlchem.com
Čas odoslania: 13. novembra 2024