Holmium Element och vanliga detektionsmetoder
I det periodiska systemet för kemiska grundämnen finns ett grundämne som kallasholmium, som är en sällsynt metall. Detta grundämne är fast vid rumstemperatur och har en hög smältpunkt och kokpunkt. Detta är dock inte den mest attraktiva delen av holmiumelementet. Dess verkliga charm ligger i det faktum att när den är upphetsad avger den ett vackert grönt ljus. Holmiumelementet i detta upphetsade tillstånd är som en blinkande grön pärla, vacker och mystisk. Människan har en relativt kort kognitiv historia av holmiumelementet. År 1879 upptäckte den svenske kemisten Per Theodor Klebe först holmiumelementet och döpte det efter sin hemstad. Medan han studerade orent erbium upptäckte han självständigt holmium genom att ta bort detyttriumochskandium. Han döpte det bruna ämnet till Holmia (det latinska namnet för Stockholm) och det gröna ämnet Thulia. Han separerade sedan framgångsrikt dysprosium för att separera rent holmium. I det periodiska systemet för kemiska grundämnen har holmium några mycket unika egenskaper och användningsområden. Holmium är ett sällsynt jordartsmetall med mycket stark magnetism, så det används ofta för att tillverka magnetiska material. Samtidigt har holmium också ett högt brytningsindex, vilket gör det till ett idealiskt material för tillverkning av optiska instrument och optiska fibrer. Dessutom spelar holmium också en viktig roll inom områdena medicin, energi och miljöskydd. Idag, låt oss gå in i detta magiska element med ett brett utbud av applikationer - holmium. Utforska dess mysterier och känn dess stora bidrag till det mänskliga samhället.
Användningsområden för holmiumelement
Holmium är ett kemiskt grundämne med atomnummer 67 och tillhör lantanidserien. Följande är en detaljerad introduktion till några användningsområden för holmiumelement:
1. Holmium magnet:Holmium har goda magnetiska egenskaper och används flitigt som material för att tillverka magneter. Särskilt i högtemperatursupraledningsforskning används holmiummagneter ofta som material för supraledare för att förstärka det magnetiska fältet hos supraledare.
2. Holmium glas:Holmium kan ge glas speciella optiska egenskaper och används för att tillverka holmiumglaslasrar. Holmiumlasrar används flitigt inom medicin och industri, och kan användas för att behandla ögonsjukdomar, skära metaller och andra material etc.
3. Kärnenergiindustrin:Holmiums isotop holmium-165 har ett högt neutronfångstvärsnitt och används för att styra neutronflödet och kraftfördelningen i kärnreaktorer.
4. Optiska enheter: Holmium har även vissa tillämpningar inom optiska enheter, såsom optiska vågledare, fotodetektorer, modulatorer etc. inom optisk fiberkommunikation.
5. Fluorescerande material:Holmiumföreningar kan användas som fluorescerande material för att tillverka lysrör, lysrörsskärmar och lysrörsindikatorer.6. Metallegeringar:Holmium kan tillsättas till andra metaller för att göra legeringar för att förbättra metallernas termiska stabilitet, korrosionsbeständighet och svetsprestanda. Det används ofta för att tillverka flygplansmotorer, bilmotorer och kemisk utrustning. Holmium har viktiga tillämpningar inom magneter, glaslasrar, kärnenergiindustrin, optiska enheter, fluorescerande material och metallegeringar.
Fysiska egenskaper hos holmiumelement
1. Atomstruktur: Atomstrukturen hos holmium består av 67 elektroner. I dess elektroniska konfiguration finns det 2 elektroner i det första lagret, 8 elektroner i det andra lagret, 18 elektroner i det tredje lagret och 29 elektroner i det fjärde lagret. Därför finns det 2 ensamma elektronpar i det yttersta lagret.
2. Densitet och hårdhet: Densiteten för holmium är 8,78 g/cm3, vilket är en relativt hög densitet. Dess hårdhet är cirka 5,4 Mohs hårdhet.
3. Smältpunkt och kokpunkt: Smältpunkten för holmium är cirka 1474 grader Celsius och kokpunkten är cirka 2695 grader Celsius.
4. Magnetism: Holmium är en metall med god magnetism. Den visar ferromagnetism vid låga temperaturer, men förlorar gradvis sin magnetism vid höga temperaturer. Magnetismen hos holmium gör det viktigt i magnettillämpningar och i forskning om högtemperatursupraledning.
5. Spektrala egenskaper: Holmium visar tydliga absorptions- och emissionslinjer i det synliga spektrumet. Dess emissionslinjer är huvudsakligen belägna i det gröna och röda spektralområdet, vilket resulterar i att holmiumföreningar vanligtvis har gröna eller röda färger.
6. Värmeledningsförmåga: Holmium har en relativt hög värmeledningsförmåga på ca 16,2 W/m·Kelvin. Detta gör holmium värdefullt i vissa applikationer som kräver utmärkt värmeledningsförmåga. Holmium är en metall med hög densitet, hårdhet och magnetism. Det spelar en viktig roll i magneter, högtemperatursupraledare, spektroskopi och värmeledningsförmåga.
Kemiska egenskaper hos holmium
1. Reaktivitet: Holmium är en relativt stabil metall som reagerar långsamt med de flesta icke-metalliska grundämnen och syror. Den reagerar inte med luft och vatten vid rumstemperatur, men vid upphettning till höga temperaturer reagerar den med syre i luften och bildar holmiumoxid.
2. Löslighet: Holmium har god löslighet i sura lösningar och kan reagera med koncentrerad svavelsyra, salpetersyra och saltsyra för att producera motsvarande holmiumsalter.
3. Oxidationstillstånd: Oxidationstillståndet för holmium är vanligtvis +3. Det kan bilda en mängd olika föreningar, såsom oxider (Ho2O3), klorider (HoCl3), sulfater (Ho2(SO4)3), etc. Dessutom kan holmium också uppvisa oxidationstillstånd som +2, +4 och +5, men dessa oxidationstillstånd är mindre vanliga.
4. Komplex: Holmium kan bilda en mängd olika komplex, varav de vanligaste är komplex centrerade på holmium (III) joner. Dessa komplex spelar en viktig roll i kemisk analys, katalysatorer och biokemisk forskning.
5. Reaktivitet: Holmium uppvisar vanligtvis relativt mild reaktivitet i kemiska reaktioner. Det kan delta i många typer av kemiska reaktioner såsom oxidations-reduktionsreaktioner, koordinationsreaktioner och komplexa reaktioner. Holmium är en relativt stabil metall och dess kemiska egenskaper återspeglas främst i relativt låg reaktivitet, god löslighet, olika oxidationstillstånd och bildning av olika komplex. Dessa egenskaper gör att holmium används i stor utsträckning i kemiska reaktioner, koordinationskemi och biokemisk forskning.
Biologiska egenskaper hos holmium
De biologiska egenskaperna hos holmium har studerats relativt lite, och den information vi vet hittills är begränsad. Följande är några av egenskaperna hos holmium i organismer:
1. Biotillgänglighet: Holmium är relativt sällsynt i naturen, så dess innehåll i organismer är mycket lågt. Holmium har dålig biotillgänglighet, det vill säga organismens förmåga att få i sig och ta upp holmium är begränsad, vilket är en av anledningarna till att holmiums funktioner och effekter i människokroppen inte är helt klarlagda.
2. Fysiologisk funktion: Även om det finns begränsad kunskap om holmiums fysiologiska funktioner, har studier visat att holmium kan vara involverat i några viktiga biokemiska processer i människokroppen. Vetenskapliga studier har visat att holmium kan vara relaterat till ben- och muskelhälsa, men den specifika mekanismen är fortfarande oklar.
3. Toxicitet: På grund av sin låga biotillgänglighet har holmium relativt låg toxicitet för människokroppen. I laboratoriestudier kan exponering för höga koncentrationer av holmiumföreningar orsaka viss skada på lever och njurar, men aktuell forskning om holmiums akuta och kroniska toxicitet är relativt begränsad. De biologiska egenskaperna hos holmium i levande organismer är ännu inte helt klarlagda. Aktuell forskning fokuserar på dess möjliga fysiologiska funktioner och toxiska effekter på levande organismer. Med den kontinuerliga utvecklingen av vetenskap och teknik kommer forskningen om holmiums biologiska egenskaper att fortsätta att fördjupas.
Naturlig fördelning av holmium
Utbredningen av holmium i naturen är mycket sällsynt, och det är ett av grundämnena med extremt lågt innehåll i jordskorpan. Följande är fördelningen av holmium i naturen:
1. Fördelning i jordskorpan: Innehållet av holmium i jordskorpan är cirka 1,3 ppm (parts per million), vilket är ett relativt sällsynt grundämne i jordskorpan. Trots sitt låga innehåll kan holmium finnas i vissa bergarter och malmer, till exempel malmer som innehåller sällsynta jordartsmetaller.
2. Förekomst i mineraler: Holmium finns huvudsakligen i malmer i form av oxider, såsom holmiumoxid (Ho2O3). Ho2O3 är ensällsynt jordartsmetalloxidmalm som innehåller en hög koncentration av holmium.
3. Sammansättning i naturen: Holmium samexisterar vanligtvis med andra sällsynta jordartsmetaller och en del av lantanidelementen. Det kan finnas i naturen i form av oxider, sulfater, karbonater etc.
4. Geografisk plats för distribution: Distributionen av holmium är relativt enhetlig runt om i världen, men dess produktion är mycket begränsad. Vissa länder har vissa holmiummalmtillgångar, såsom Kina, Australien, Brasilien etc. Holmium är relativt sällsynt i naturen och förekommer främst i form av oxider i malmer. Även om innehållet är lågt, samexisterar det med andra sällsynta jordartsmetaller och kan hittas i vissa specifika geologiska miljöer. På grund av dess sällsynthet och distributionsrestriktioner är brytningen och utnyttjandet av holmium relativt svårt.
Extraktion och smältning av Holmium Element
Holmium är ett sällsynt jordartsmetall och dess gruv- och utvinningsprocess liknar andra sällsynta jordartsmetaller. Följande är en detaljerad introduktion till gruv- och utvinningsprocessen av holmiumelement:
1. Söka efter holmiummalm: Holmium kan hittas i sällsynta jordartsmalmer, och vanliga holmiummalmer inkluderar oxidmalmer och karbonatmalmer. Dessa malmer kan finnas i underjordiska eller dagbrottsmineralfyndigheter.
2. Krossning och malning av malm: Efter brytning måste holmiummalm krossas och malas till mindre partiklar och förädlas ytterligare.
3. Flotation: Separation av holmiummalm från andra föroreningar genom flotationsmetod. I flotationsprocessen används ofta spädningsmedel och skummedel för att få holmiummalm att flyta på vätskeytan och sedan utföra fysisk och kemisk behandling.
4. Hydrering: Efter flotation kommer holmiummalm att genomgå hydreringsbehandling för att förvandla den till holmiumsalter. Hydrationsbehandling innebär vanligtvis att malm reagerar med utspädd syralösning för att bilda en holmiumsyrasaltlösning.
5. Utfällning och filtrering: Genom att justera reaktionsförhållandena fälls holmiumet i holmiumsyrasaltlösningen ut. Filtrera sedan fällningen för att separera den rena holmiumfällningen.
6. Kalcinering: Holmiumfällningar måste genomgå förbränningsbehandling. Denna process innebär att holmiumfällningen värms upp till en hög temperatur för att omvandla den till holmiumoxid.
7. Reduktion: Holmiumoxid genomgår reduktionsbehandling för att omvandlas till metalliskt holmium. Vanligtvis används reduktionsmedel (såsom väte) för reduktion under höga temperaturer. 8. Raffinering: Den reducerade metallen holmium kan innehålla andra föroreningar och behöver raffineras och renas. Raffineringsmetoder inkluderar lösningsmedelsextraktion, elektrolys och kemisk reduktion. Efter ovanstående steg, hög renhetholmium metallkan erhållas. Dessa holmiummetaller kan användas för framställning av legeringar, magnetiska material, kärnenergiindustrin och laseranordningar. Det är värt att notera att gruv- och utvinningsprocessen av sällsynta jordartsmetaller är relativt komplex och kräver avancerad teknik och utrustning för att uppnå effektiv och lågkostnadsproduktion.
Detektionsmetoder för holmiumelement
1. Atomabsorptionsspektrometri (AAS): Atomabsorptionsspektrometri är en vanlig kvantitativ analysmetod som använder absorptionsspektra av specifika våglängder för att bestämma koncentrationen av holmium i ett prov. Den finfördelar provet som ska testas i en låga och mäter sedan absorptionsintensiteten av holmium i provet genom en spektrometer. Denna metod är lämplig för detektering av holmium i högre koncentrationer.
2. Induktivt kopplad plasmaemissionsspektrometri (ICP-OES): Induktivt kopplad optisk emissionsspektrometri för plasma är en mycket känslig och selektiv analysmetod som används flitigt i multi-elementanalys. Den finfördelar provet och bildar ett plasma för att mäta den specifika våglängden och intensiteten av holmiumemission i en spektrometer.
3. Induktivt kopplad plasmamasspektrometri (ICP-MS): Induktivt kopplad plasmamasspektrometri är en mycket känslig och högupplöst analytisk metod som kan användas för bestämning av isotopförhållande och spårelementanalys. Den finfördelar provet och bildar en plasma för att mäta förhållandet mellan massa och laddning av holmium i en masspektrometer.
4. Röntgenfluorescensspektrometri (XRF): Röntgenfluorescensspektrometri använder det fluorescensspektrum som produceras av provet efter att ha exciterats av röntgenstrålar för att analysera innehållet av grundämnen. Den kan snabbt och oförstörande bestämma holmiumhalten i provet. Dessa metoder används i stor utsträckning i laboratorier och industriområden för kvantitativ analys och kvalitetskontroll av holmium. Valet av lämplig metod beror på faktorer som provtyp, erforderlig detektionsgräns och detektionsnoggrannhet.
Specifik tillämpning av holmium atomabsorptionsmetod
Inom elementmätning har atomabsorptionsmetoden hög noggrannhet och känslighet, och ger ett effektivt sätt att studera de kemiska egenskaperna, föreningens sammansättning och innehåll av grundämnen. Därefter använder vi atomabsorptionsmetoden för att mäta innehållet av holmium. De specifika stegen är följande: Förbered provet som ska mätas. Förbered provet som ska mätas till en lösning, som vanligtvis måste smältas med blandad syra för efterföljande mätning. Välj en lämplig atomabsorptionsspektrometer. Välj en lämplig atomabsorptionsspektrometer beroende på egenskaperna hos provet som ska mätas och intervallet för holmiumhalt som ska mätas. Justera parametrarna för atomabsorptionsspektrometern. Beroende på det element som ska mätas och instrumentmodellen, justera parametrarna för atomabsorptionsspektrometern, inklusive ljuskälla, atomizer, detektor etc. Mät absorbansen av holmium. Placera provet som ska mätas i finfördelaren och avge ljusstrålning med en specifik våglängd genom ljuskällan. Holmiumelementet som ska mätas kommer att absorbera dessa ljusstrålningar och producera energinivåövergångar. Mät absorbansen av holmium genom detektorn. Beräkna innehållet av holmium. Enligt absorbans- och standardkurvan beräknas halten holmium. Följande är de specifika parametrar som används av ett instrument för att mäta holmium.
Holmium (Ho) standard: holmiumoxid (analytisk kvalitet).
Metod: Väg noggrant 1,1455 g Ho2O3, lös upp i 20mL 5mol saltsyra, späd till 1L med vatten, koncentrationen av Ho i denna lösning är 1000μg/mL. Förvara i en polyetenflaska borta från ljus.
Flamtyp: dikväveoxid-acetylen, rik låga
Analysparametrar: Våglängd (nm) 410,4 Spektral bandbredd (nm) 0,2
Filterkoefficient 0,6 Rekommenderad lampström (mA) 6
Negativ högspänning (v) 384,5
Förbränningshuvudets höjd (mm) 12
Integrationstid (S) 3
Lufttryck och flöde (MP, ml/min) 0,25, 5000
Lustgastryck och flöde (MP, ml/min) 0,22, 5000
Acetylentryck och flöde (MP, ml/min) 0,1, 4500
Linjär korrelationskoefficient 0,9980
Karakteristisk koncentration (μg/mL) 0,841
Beräkningsmetod Kontinuerlig metod Lösningssyra 0,5 %
HCl mätt tabell:
Kalibreringskurva:
Interferens: Holmium joniseras delvis i dikväveoxid-acetylenflamman. Tillsats av kaliumnitrat eller kaliumklorid till en slutlig kaliumkoncentration på 2000 μg/mL kan hämma joniseringen av holmium. I det faktiska arbetet är det nödvändigt att välja en lämplig mätmetod enligt platsens specifika behov. Dessa metoder används i stor utsträckning vid analys och detektering av kadmium i laboratorier och industrier.
Holmium har visat stor potential inom många områden med sina unika egenskaper och breda användningsområde. Genom att förstå historien, upptäcktsprocessen,vikten och tillämpningen av holmium, kan vi bättre förstå vikten och värdet av detta magiska element. Låt oss se fram emot att holmium ger fler överraskningar och genombrott till det mänskliga samhället i framtiden och ger större bidrag till att främja vetenskapliga och tekniska framsteg och hållbar utveckling.
För mer information eller förfrågan Holmium välkommen tillkontakta oss
Whats&tel:008613524231522
Email:sales@shxlchem.com
Posttid: 2024-nov-13