Holmijev element in običajne metode odkrivanja
V periodnem sistemu kemijskih elementov je element, imenovanholmij, ki je redka kovina. Ta element je pri sobni temperaturi trden in ima visoko tališče in vrelišče. Vendar to ni najbolj privlačen del elementa holmija. Njegov pravi čar je v tem, da ko je vznemirjen, oddaja čudovito zeleno svetlobo. Element holmij v tem vznemirjenem stanju je kot utripajoč zelen dragulj, lep in skrivnosten. Ljudje imamo razmeroma kratko kognitivno zgodovino elementa holmij. Leta 1879 je švedski kemik Per Theodor Klebe prvi odkril element holmij in ga poimenoval po svojem domačem kraju. Med preučevanjem nečistega erbija je neodvisno odkril holmij z odstranitvijoitrijinskandij. Rjavo snov je poimenoval Holmia (latinsko ime za Stockholm), zeleno snov pa Thulia. Nato je uspešno ločil disprozij, da je ločil čisti holmij. V periodnem sistemu kemičnih elementov ima holmij nekaj zelo edinstvenih lastnosti in uporab. Holmij je redkozemeljski element z zelo močnim magnetizmom, zato se pogosto uporablja za izdelavo magnetnih materialov. Hkrati ima holmij tudi visok lomni količnik, zaradi česar je idealen material za izdelavo optičnih instrumentov in optičnih vlaken. Poleg tega ima holmij pomembno vlogo tudi na področju medicine, energetike in varstva okolja. Danes se sprehodimo v ta čarobni element s široko paleto uporabe - holmij. Raziščite njegove skrivnosti in občutite njegov velik prispevek k človeški družbi.
Področja uporabe elementa holmija
Holmij je kemijski element z atomskim številom 67 in spada v vrsto lantanoidov. Sledi podroben uvod v nekatera področja uporabe elementa holmija:
1. Holmijev magnet:Holmij ima dobre magnetne lastnosti in se pogosto uporablja kot material za izdelavo magnetov. Zlasti pri raziskavah visokotemperaturne superprevodnosti se holmijevi magneti pogosto uporabljajo kot materiali za superprevodnike za izboljšanje magnetnega polja superprevodnikov.
2. Holmijevo steklo:Holmij lahko daje steklu posebne optične lastnosti in se uporablja za izdelavo laserjev iz holmijevega stekla. Holmijevi laserji se pogosto uporabljajo v medicini in industriji in se lahko uporabljajo za zdravljenje očesnih bolezni, rezanje kovin in drugih materialov itd.
3. Industrija jedrske energije:Holmijev izotop holmij-165 ima visok presek zajetja nevtronov in se uporablja za nadzor nevtronskega toka in porazdelitve moči jedrskih reaktorjev.
4. Optične naprave: Holmij se uporablja tudi v optičnih napravah, kot so optični valovod, fotodetektorji, modulatorji itd. v komunikacijah z optičnimi vlakni.
5. Fluorescentni materiali:Holmijeve spojine se lahko uporabljajo kot fluorescentni materiali za izdelavo fluorescenčnih sijalk, fluorescenčnih zaslonov in fluorescenčnih indikatorjev.6. Kovinske zlitine:Holmij se lahko doda drugim kovinam za izdelavo zlitin za izboljšanje toplotne stabilnosti, odpornosti proti koroziji in učinkovitosti varjenja kovin. Pogosto se uporablja za izdelavo letalskih motorjev, avtomobilskih motorjev in kemične opreme. Holmij ima pomembne aplikacije v magnetih, steklenih laserjih, industriji jedrske energije, optičnih napravah, fluorescentnih materialih in kovinskih zlitinah.
Fizikalne lastnosti elementa holmija
1. Atomska struktura: Atomska struktura holmija je sestavljena iz 67 elektronov. V svoji elektronski konfiguraciji sta v prvi plasti 2 elektrona, v drugi plasti 8 elektronov, v tretji plasti 18 elektronov in v četrti plasti 29 elektronov. Zato sta v najbolj oddaljeni plasti 2 osamljena para elektronov.
2. Gostota in trdota: Gostota holmija je 8,78 g/cm3, kar je relativno visoka gostota. Njegova trdota je približno 5,4 Mohsove trdote.
3. Tališče in vrelišče: Tališče holmija je približno 1474 stopinj Celzija, vrelišče pa približno 2695 stopinj Celzija.
4. Magnetizem: Holmij je kovina z dobrim magnetizmom. Pri nizkih temperaturah kaže feromagnetizem, pri visokih temperaturah pa postopoma izgubi magnetizem. Zaradi magnetizma je holmij pomemben pri aplikacijah magnetov in pri raziskavah visokotemperaturne superprevodnosti.
5. Spektralne značilnosti: Holmij kaže očitne absorpcijske in emisijske črte v vidnem spektru. Njegove emisijske črte se večinoma nahajajo v zelenem in rdečem spektralnem območju, zaradi česar so holmijeve spojine običajno zelene ali rdeče barve.
6. Toplotna prevodnost: Holmij ima razmeroma visoko toplotno prevodnost okoli 16,2 W/m·Kelvina. Zaradi tega je holmij dragocen v nekaterih aplikacijah, ki zahtevajo odlično toplotno prevodnost. Holmij je kovina z visoko gostoto, trdoto in magnetizmom. Ima pomembno vlogo pri magnetih, visokotemperaturnih superprevodnikih, spektroskopiji in toplotni prevodnosti.
Kemijske lastnosti holmija
1. Reaktivnost: Holmij je razmeroma stabilna kovina, ki počasi reagira z večino nekovinskih elementov in kislin. Pri sobni temperaturi ne reagira z zrakom in vodo, ko pa se segreje na visoke temperature, reagira s kisikom v zraku in tvori holmijev oksid.
2. Topnost: Holmij je dobro topen v kislih raztopinah in lahko reagira s koncentrirano žveplovo kislino, dušikovo kislino in klorovodikovo kislino, da proizvede ustrezne holmijeve soli.
3. Oksidacijsko stanje: Oksidacijsko stanje holmija je običajno +3. Lahko tvori različne spojine, kot so oksidi (Ho2O3), kloridi (HoCl3), sulfati (Ho2(SO4)3), itd. Poleg tega lahko holmij predstavlja tudi oksidacijska stanja, kot so +2, +4 in +5, vendar so ta oksidacijska stanja manj pogosta.
4. Kompleksi: Holmij lahko tvori različne komplekse, od katerih so najpogostejši kompleksi s središčem holmijevih (III) ionov. Ti kompleksi igrajo pomembno vlogo pri kemičnih analizah, katalizatorjih in biokemičnih raziskavah.
5. Reaktivnost: Holmij običajno kaže razmeroma blago reaktivnost v kemičnih reakcijah. Sodeluje lahko v številnih vrstah kemičnih reakcij, kot so oksidacijsko-redukcijske reakcije, koordinacijske reakcije in kompleksne reakcije. Holmij je razmeroma stabilna kovina, njegove kemijske lastnosti pa se odražajo predvsem v relativno nizki reaktivnosti, dobri topnosti, različnih oksidacijskih stanjih in tvorbi različnih kompleksov. Zaradi teh značilnosti se holmij pogosto uporablja v kemijskih reakcijah, koordinacijski kemiji in biokemijskih raziskavah.
Biološke lastnosti holmija
Biološke lastnosti holmija so bile relativno malo raziskane, informacije, ki jih doslej poznamo, pa so omejene. Sledi nekaj lastnosti holmija v organizmih:
1. Biološka uporabnost: Holmij je v naravi relativno redek, zato je njegova vsebnost v organizmih zelo nizka. Holmij ima slabo biološko uporabnost, to pomeni, da je sposobnost organizma za zaužitje in absorpcijo holmija omejena, kar je eden od razlogov, da funkcije in učinki holmija v človeškem telesu niso popolnoma razumljeni.
2. Fiziološka funkcija: Čeprav je znanje o fizioloških funkcijah holmija omejeno, so študije pokazale, da je lahko holmij vključen v nekatere pomembne biokemične procese v človeškem telesu. Znanstvene študije so pokazale, da je holmij lahko povezan z zdravjem kosti in mišic, vendar poseben mehanizem še vedno ni jasen.
3. Toksičnost: Zaradi nizke biološke uporabnosti ima holmij relativno nizko toksičnost za človeško telo. V laboratorijskih študijah na živalih lahko izpostavljenost visokim koncentracijam holmijevih spojin povzroči nekaj poškodb jeter in ledvic, vendar so trenutne raziskave o akutni in kronični toksičnosti holmija razmeroma omejene. Biološke lastnosti holmija v živih organizmih še niso povsem razumljene. Sedanje raziskave se osredotočajo na njegove možne fiziološke funkcije in toksične učinke na žive organizme. Z nenehnim napredkom znanosti in tehnologije se bodo raziskave bioloških lastnosti holmija še poglabljale.
Naravna porazdelitev holmija
Razširjenost holmija v naravi je zelo redka in je eden od elementov z izjemno nizko vsebnostjo v zemeljski skorji. Porazdelitev holmija v naravi je naslednja:
1. Porazdelitev v zemeljski skorji: Vsebnost holmija v zemeljski skorji je približno 1,3 ppm (delcev na milijon), kar je relativno redek element v zemeljski skorji. Kljub nizki vsebnosti je holmij mogoče najti v nekaterih kamninah in rudah, kot so rude, ki vsebujejo elemente redkih zemelj.
2. Prisotnost v mineralih: Holmij obstaja predvsem v rudah v obliki oksidov, kot je holmijev oksid (Ho2O3). Ho2O3 je aoksid redkih zemeljruda, ki vsebuje visoko koncentracijo holmija.
3. Sestava v naravi: Holmij običajno obstaja skupaj z drugimi redkozemeljskimi elementi in delom lantanoidnih elementov. V naravi lahko obstaja v obliki oksidov, sulfatov, karbonatov itd.
4. Geografska lega razširjenosti: Razširjenost holmija je relativno enakomerna po vsem svetu, vendar je njegova proizvodnja zelo omejena. Nekatere države imajo določene vire holmijeve rude, kot so Kitajska, Avstralija, Brazilija itd. Holmij je v naravi razmeroma redek in obstaja predvsem v obliki oksidov v rudah. Čeprav je vsebnost nizka, obstaja skupaj z drugimi elementi redkih zemelj in jih je mogoče najti v nekaterih posebnih geoloških okoljih. Zaradi njegove redkosti in omejitev distribucije je rudarjenje in uporaba holmija relativno težavna.
Ekstrakcija in taljenje elementa holmija
Holmij je redkozemeljski element in postopek njegovega rudarjenja in pridobivanja je podoben drugim redkozemeljskim elementom. Sledi podroben uvod v proces rudarjenja in ekstrakcije elementa holmija:
1. Iskanje holmijeve rude: holmij je mogoče najti v rudah redkih zemelj, običajne holmijeve rude pa vključujejo oksidne in karbonatne rude. Te rude lahko obstajajo v podzemnih ali odprtih mineralnih nahajališčih.
2. Drobljenje in mletje rude: po rudarjenju je treba holmijevo rudo zdrobiti in zmleti v manjše delce ter nadalje prečistiti.
3. Flotacija: ločevanje holmijeve rude od drugih nečistoč s flotacijsko metodo. V procesu flotacije se pogosto uporabljata razredčilo in penilo, da holmijeva ruda plava na površini tekočine, nato pa se izvede fizikalna in kemična obdelava.
4. Hidracija: Po flotaciji bo holmijeva ruda podvržena hidratacijski obdelavi, da se spremeni v holmijeve soli. Hidracijska obdelava običajno vključuje reakcijo rude z razredčeno kislinsko raztopino, da nastane raztopina soli holmijeve kisline.
5. Obarjanje in filtracija: S prilagoditvijo reakcijskih pogojev se holmij v raztopini soli holmijeve kisline obori. Nato filtrirajte oborino, da ločite čisto holmijevo oborino.
6. Žganje: Holmijeve oborine je treba obdelati s kalcinacijo. Ta proces vključuje segrevanje oborine holmija na visoko temperaturo, da se pretvori v holmijev oksid.
7. Redukcija: Holmijev oksid je podvržen redukcijski obdelavi, da se pretvori v kovinski holmij. Običajno se redukcijska sredstva (kot je vodik) uporabljajo za redukcijo pri visokih temperaturah. 8. Rafiniranje: Reducirani kovinski holmij lahko vsebuje druge nečistoče in ga je treba rafinirati in prečistiti. Metode rafiniranja vključujejo ekstrakcijo s topilom, elektrolizo in kemično redukcijo. Po zgornjih korakih visoka čistostkovina holmijmogoče dobiti. Te holmijeve kovine se lahko uporabljajo za pripravo zlitin, magnetnih materialov, industrije jedrske energije in laserskih naprav. Treba je omeniti, da je proces rudarjenja in pridobivanja elementov redkih zemelj razmeroma zapleten in zahteva napredno tehnologijo in opremo za doseganje učinkovite in poceni proizvodnje.
Metode detekcije elementa holmija
1. Atomska absorpcijska spektrometrija (AAS): Atomska absorpcijska spektrometrija je pogosto uporabljena metoda kvantitativne analize, ki uporablja absorpcijske spektre določenih valovnih dolžin za določanje koncentracije holmija v vzorcu. Vzorec za testiranje razprši v plamenu in nato s spektrometrom izmeri intenzivnost absorpcije holmija v vzorcu. Ta metoda je primerna za detekcijo holmija pri višjih koncentracijah.
2. Spektrometrija optičnih emisij z induktivno sklopljeno plazmo (ICP-OES): Spektrometrija optičnih emisij z induktivno sklopljeno plazmo je zelo občutljiva in selektivna analitična metoda, ki se pogosto uporablja pri analizi več elementov. Vzorec razprši in tvori plazmo za merjenje specifične valovne dolžine in intenzivnosti emisije holmija v spektrometru.
3. Masna spektrometrija z induktivno sklopljeno plazmo (ICP-MS): Masna spektrometrija z induktivno sklopljeno plazmo je zelo občutljiva analitska metoda z visoko ločljivostjo, ki se lahko uporablja za določanje razmerja izotopov in analizo elementov v sledovih. Vzorec razprši in tvori plazmo za merjenje razmerja med maso in nabojem holmija v masnem spektrometru.
4. Rentgenska fluorescenčna spektrometrija (XRF): rentgenska fluorescenčna spektrometrija uporablja fluorescenčni spekter, ki ga proizvede vzorec po vzbujanju z rentgenskimi žarki, za analizo vsebnosti elementov. Hitro in nedestruktivno lahko določi vsebnost holmija v vzorcu. Te metode se pogosto uporabljajo v laboratorijih in na industrijskih področjih za kvantitativno analizo in kontrolo kakovosti holmija. Izbira ustrezne metode je odvisna od dejavnikov, kot so vrsta vzorca, zahtevana meja zaznavanja in natančnost zaznavanja.
Specifična uporaba metode atomske absorpcije holmija
Pri merjenju elementov ima atomska absorpcijska metoda visoko natančnost in občutljivost ter zagotavlja učinkovito sredstvo za preučevanje kemijskih lastnosti, sestave spojin in vsebnosti elementov. Nato uporabljamo atomsko absorpcijsko metodo za merjenje vsebnosti holmija. Posebni koraki so naslednji: Pripravite vzorec za merjenje. Vzorec za merjenje pripravite v raztopino, ki jo je običajno treba prebaviti z mešano kislino za nadaljnje merjenje. Izberite ustrezen atomski absorpcijski spektrometer. Glede na lastnosti vzorca, ki ga želite izmeriti, in obseg vsebnosti holmija, ki ga želite izmeriti, izberite ustrezen atomski absorpcijski spektrometer. Prilagodite parametre atomskega absorpcijskega spektrometra. Glede na element, ki ga želite izmeriti, in model instrumenta prilagodite parametre atomskega absorpcijskega spektrometra, vključno z virom svetlobe, atomizerjem, detektorjem itd. Izmerite absorbanco holmija. Vzorec, ki ga želite izmeriti, postavite v atomizer in oddajte svetlobno sevanje določene valovne dolžine skozi vir svetlobe. Element holmija, ki ga bomo izmerili, bo absorbiral ta svetlobna sevanja in povzročil prehode ravni energije. Izmerite absorbanco holmija skozi detektor. Izračunajte vsebnost holmija. Glede na absorbanco in standardno krivuljo izračunamo vsebnost holmija. Sledijo posebni parametri, ki jih instrument uporablja za merjenje holmija.
Holmijev (Ho) standard: holmijev oksid (analizna stopnja).
Metoda: Natančno stehtajte 1,1455 g Ho2O3, raztopite v 20 ml 5 molov klorovodikove kisline, razredčite na 1 L z vodo, koncentracija Ho v tej raztopini je 1000 μg/mL. Shranjujte v polietilenski steklenici, zaščiteno pred svetlobo.
Vrsta plamena: dušikov oksid-acetilen, bogat plamen
Parametri analize: Valovna dolžina (nm) 410,4 Spektralna pasovna širina (nm) 0,2
Koeficient filtra 0,6 Priporočen tok žarnice (mA) 6
Negativna visoka napetost (v) 384,5
Višina zgorevalne glave (mm) 12
Čas integracije (S) 3
Zračni tlak in pretok (MP, ml/min) 0,25, 5000
Tlak in pretok dušikovega oksida (MP, ml/min) 0,22, 5000
Tlak in pretok acetilena (MP, ml/min) 0,1, 4500
Linearni korelacijski koeficient 0,9980
Značilna koncentracija (μg/mL) 0,841
Metoda izračuna Kontinuirana metoda Kislost raztopine 0,5 %
Tabela meritev HCl:
Kalibracijska krivulja:
Motnje: Holmij je delno ioniziran v plamenu dušikovega oksida in acetilena. Dodajanje kalijevega nitrata ali kalijevega klorida do končne koncentracije kalija 2000 μg/mL lahko zavre ionizacijo holmija. Pri dejanskem delu je treba izbrati ustrezno merilno metodo glede na specifične potrebe mesta. Te metode se pogosto uporabljajo pri analizi in odkrivanju kadmija v laboratorijih in industriji.
Holmij je pokazal velik potencial na številnih področjih s svojimi edinstvenimi lastnostmi in široko paleto uporabe. Z razumevanjem zgodovine, procesa odkrivanja,pomen in uporabo holmija, lahko bolje razumemo pomen in vrednost tega magičnega elementa. Veselimo se, da bo holmij v prihodnosti človeški družbi prinesel več presenečenj in prebojev ter dal večji prispevek k spodbujanju znanstvenega in tehnološkega napredka ter trajnostnega razvoja.
Za več informacij ali povpraševanje Holmium dobrodošli nakontaktirajte nas
Kaj&tel: 008613524231522
Email:sales@shxlchem.com
Čas objave: 13. nov. 2024