Елемент гольмію та загальні методи виявлення
У періодичній системі хімічних елементів є елемент, який називаєтьсягольмій, який є рідкісним металом. Цей елемент твердий при кімнатній температурі і має високу температуру плавлення і кипіння. Однак це не найпривабливіша частина елемента гольмій. Його справжня чарівність полягає в тому, що коли він збуджений, він випромінює красиве зелене світло. Елемент гольмій у цьому збудженому стані схожий на блимаючий зелений дорогоцінний камінь, прекрасний і таємничий. Люди мають відносно коротку когнітивну історію елемента гольмій. У 1879 році шведський хімік Пер Теодор Клебе вперше відкрив елемент гольмій і назвав його на честь свого рідного міста. Вивчаючи нечистий ербій, він незалежно відкрив гольмій, видалившиітрійіскандій. Він назвав речовину коричневого кольору Holmia (латинська назва Стокгольма), а речовину зеленого кольору Thulia. Потім він успішно відокремив диспрозій, щоб відокремити чистий гольмій. У періодичній системі хімічних елементів гольмій має дуже унікальні властивості та застосування. Гольмій — рідкоземельний елемент із дуже сильним магнетизмом, тому його часто використовують для виготовлення магнітних матеріалів. У той же час гольмій також має високий показник заломлення, що робить його ідеальним матеріалом для виготовлення оптичних приладів і оптичних волокон. Крім того, гольмій також відіграє важливу роль у сферах медицини, енергетики та охорони навколишнього середовища. Сьогодні давайте познайомимося з цим чарівним елементом із широким спектром застосування – гольмієм. Дослідіть його таємниці та відчуйте його великий внесок у розвиток людського суспільства.
Галузі застосування елемента гольмій
Гольмій — хімічний елемент з атомним номером 67 і належить до ряду лантаноїдів. Нижче наведено детальний вступ до деяких областей застосування гольмієвого елемента:
1. Гольмієвий магніт:Гольмій має добрі магнітні властивості і широко використовується як матеріал для виготовлення магнітів. Особливо в дослідженнях високотемпературної надпровідності гольмієві магніти часто використовуються як матеріали для надпровідників для посилення магнітного поля надпровідників.
2. Гольмієве скло:Гольмій може надавати склу особливі оптичні властивості та використовується для виготовлення лазерів на гольмієвому склі. Гольмієві лазери широко використовуються в медицині та промисловості, їх можна використовувати для лікування захворювань очей, різання металів та інших матеріалів тощо.
3. Атомна енергетика:Ізотоп гольмію гольмій-165 має високий поперечний переріз захоплення нейтронів і використовується для контролю нейтронного потоку та розподілу потужності ядерних реакторів.
4. Оптичні прилади: Гольмій також має деякі застосування в оптичних пристроях, таких як оптичні хвилеводи, фотодетектори, модулятори тощо в волоконно-оптичних комунікаціях.
5. Флуоресцентні матеріали:Сполуки гольмію можуть бути використані як люмінесцентні матеріали для виробництва люмінесцентних ламп, люмінесцентних екранів і люмінесцентних індикаторів.6. Металеві сплави:Гольмій можна додавати до інших металів для виготовлення сплавів для підвищення термічної стабільності, стійкості до корозії та зварювальних характеристик металів. Його часто використовують для виробництва авіадвигунів, автомобільних двигунів і хімічного обладнання. Гольмій має важливе застосування в магнітах, скляних лазерах, атомній енергетиці, оптичних пристроях, флуоресцентних матеріалах і металевих сплавах.
Фізичні властивості елемента гольмій
1. Атомна структура. Атомна структура гольмію складається з 67 електронів. У його електронній конфігурації в першому шарі є 2 електрони, у другому - 8 електронів, у третьому - 18 електронів і в четвертому - 29 електронів. Тому в самому зовнішньому шарі є 2 неподілені пари електронів.
2. Щільність і твердість: Щільність гольмію становить 8,78 г/см3, що є відносно високою щільністю. Його твердість становить приблизно 5,4 за шкалою Мооса.
3. Температура плавлення та кипіння: температура плавлення гольмію становить близько 1474 градусів за Цельсієм, а температура кипіння становить близько 2695 градусів за Цельсієм.
4. Магнетизм. Гольмій є металом із хорошим магнетизмом. Він виявляє феромагнетизм при низьких температурах, але поступово втрачає магнетизм при високих температурах. Магнетизм гольмію робить його важливим у застосуваннях магнітів і дослідженнях високотемпературної надпровідності.
5. Спектральні характеристики: гольмій демонструє очевидні лінії поглинання та випромінювання у видимому спектрі. Його лінії випромінювання розташовані в основному в зеленому та червоному діапазонах спектру, в результаті чого сполуки гольмію зазвичай мають зелений або червоний колір.
6. Теплопровідність: Гольмій має відносно високу теплопровідність приблизно 16,2 Вт/м·Кельвіна. Це робить гольмій цінним у деяких застосуваннях, які вимагають чудової теплопровідності. Гольмій - це метал з високою щільністю, твердістю і магнетизмом. Він відіграє важливу роль у магнітах, високотемпературних надпровідниках, спектроскопії та теплопровідності.
Хімічні властивості гольмію
1. Реакційна здатність: гольмій є відносно стабільним металом, який повільно реагує з більшістю неметалевих елементів і кислот. Він не реагує з повітрям і водою при кімнатній температурі, але при нагріванні до високих температур реагує з киснем повітря з утворенням оксиду гольмію.
2. Розчинність: Гольмій добре розчиняється в кислих розчинах і може реагувати з концентрованою сірчаною кислотою, азотною кислотою та соляною кислотою з утворенням відповідних солей гольмію.
3. Ступінь окислення: Ступінь окислення гольмію зазвичай +3. Він може утворювати різноманітні сполуки, наприклад оксиди (Ho2O3), хлориди (HoCl3), сульфати (Ho2(SO4)3) тощо. Крім того, гольмій може мати такі ступені окислення, як +2, +4 і +5, але ці ступені окислення менш поширені.
4. Комплекси: Гольмій може утворювати різноманітні комплекси, найпоширенішими з яких є комплекси, зосереджені на іонах гольмію (III). Ці комплекси відіграють важливу роль у хімічному аналізі, каталізаторах і біохімічних дослідженнях.
5. Реакційна здатність: Гольмій зазвичай виявляє відносно помірну реакційну здатність у хімічних реакціях. Він може брати участь у багатьох типах хімічних реакцій, таких як окислювально-відновні реакції, реакції координації та складні реакції. Гольмій є відносно стабільним металом, і його хімічні властивості в основному відображаються у відносно низькій реакційній здатності, добрій розчинності, різних ступенях окислення та утворенні різноманітних комплексів. Завдяки цим характеристикам гольмій широко використовується в хімічних реакціях, координаційній хімії та біохімічних дослідженнях.
Біологічні властивості гольмію
Біологічні властивості гольмію вивчені відносно мало, і інформація, яку ми знаємо, поки що обмежена. Нижче наведено деякі властивості гольмію в організмах:
1. Біодоступність: Гольмій відносно рідкісний у природі, тому його вміст в організмах дуже низький. Гольмій має низьку біодоступність, тобто здатність організму ковтати та засвоювати гольмій обмежена, що є однією з причин, чому функції та ефекти гольмію в організмі людини не повністю вивчені.
2. Фізіологічна функція: хоча відомості про фізіологічні функції гольмію обмежені, дослідження показали, що гольмій може брати участь у деяких важливих біохімічних процесах в організмі людини. Наукові дослідження показали, що гольмій може бути пов’язаний зі здоров’ям кісток і м’язів, але конкретний механізм досі неясний.
3. Токсичність: через низьку біодоступність гольмій має відносно низьку токсичність для організму людини. У лабораторних дослідженнях на тваринах вплив високих концентрацій сполук гольмію може призвести до певного пошкодження печінки та нирок, але поточні дослідження щодо гострої та хронічної токсичності гольмію відносно обмежені. Біологічні властивості гольмію в живих організмах ще до кінця не вивчені. Сучасні дослідження зосереджені на його можливих фізіологічних функціях і токсичному впливі на живі організми. З безперервним прогресом науки і техніки дослідження біологічних властивостей гольмію будуть продовжувати поглиблюватися.
Природний розподіл гольмію
Поширення гольмію в природі дуже рідкісне, і це один з елементів із надзвичайно низьким вмістом у земній корі. Поширення гольмію в природі:
1. Поширення в земній корі: Вміст гольмію в земній корі становить близько 1,3 ppm (частки на мільйон), що є відносно рідкісним елементом у земній корі. Незважаючи на його низький вміст, гольмій можна знайти в деяких породах і рудах, таких як руди, що містять рідкоземельні елементи.
2. Наявність у мінералах: Гольмій в основному існує в рудах у формі оксидів, таких як оксид гольмію (Ho2O3). Ho2O3 - це aрідкоземельний оксидруда, що містить високу концентрацію гольмію.
3. Природний склад: гольмій зазвичай співіснує з іншими рідкоземельними елементами та частиною лантаноїдів. У природі може існувати у вигляді оксидів, сульфатів, карбонатів тощо.
4. Географічне положення поширення: розподіл гольмію є відносно рівномірним у всьому світі, але його виробництво дуже обмежене. Деякі країни мають певні ресурси гольмієвої руди, такі як Китай, Австралія, Бразилія тощо. Гольмій відносно рідкісний у природі і в основному існує у вигляді оксидів у рудах. Незважаючи на низький вміст, він співіснує з іншими рідкоземельними елементами та може бути знайдений у певних геологічних середовищах. Через його рідкість і обмеження поширення видобуток і використання гольмію є відносно складним.
Видобуток і плавка гольмію
Гольмій є рідкоземельним елементом, і процес його видобутку та видобутку подібний до інших рідкоземельних елементів. Нижче наведено детальний вступ до процесу видобутку та видобутку елемента гольмію:
1. Пошук гольмієвої руди: Гольмій можна знайти в рідкоземельних рудах, а звичайні гольмієві руди включають оксидні та карбонатні руди. Ці руди можуть існувати в підземних або відкритих родовищах.
2. Дроблення та подрібнення руди: після видобутку гольмієву руду необхідно подрібнити та подрібнити на дрібніші частинки та додатково очистити.
3. Флотація: відділення гольмієвої руди від інших домішок методом флотації. У процесі флотації часто використовують розчинник і піноутворювач, щоб гольмієва руда плавала на поверхні рідини, а потім проводили фізичну та хімічну обробку.
4. Гідратація: після флотації гольмієва руда буде проходити гідратаційну обробку, щоб перетворити її на солі гольмію. Гідратаційна обробка зазвичай включає реакцію руди з розбавленим розчином кислоти з утворенням розчину солі гольмієвої кислоти.
5. Осадження та фільтрація: регулюючи умови реакції, гольмій у розчині солі гольмієвої кислоти випадає в осад. Потім фільтрують осад, щоб відокремити чистий осад гольмію.
6. Кальцинація: Осади гольмію повинні пройти кальцинацію. Цей процес передбачає нагрівання осаду гольмію до високої температури для перетворення його в оксид гольмію.
7. Відновлення: Оксид гольмію піддається відновній обробці для перетворення в металевий гольмій. Зазвичай для відновлення в умовах високої температури використовуються відновники (такі як водень). 8. Рафінування: відновлений металевий гольмій може містити інші домішки та потребує рафінування та очищення. Методи рафінування включають екстракцію розчинником, електроліз і хімічне відновлення. Після вищевказаних кроків, висока чистотаметалевий гольмійможна отримати. Ці гольмієві метали можуть бути використані для приготування сплавів, магнітних матеріалів, ядерної енергетики та лазерних пристроїв. Варто зазначити, що процес видобутку та видобутку рідкоземельних елементів є відносно складним і вимагає передових технологій та обладнання для досягнення ефективного та недорогого виробництва.
Методи виявлення гольмієвого елемента
1. Атомно-абсорбційна спектрометрія (AAS): Атомно-абсорбційна спектрометрія – це широко використовуваний метод кількісного аналізу, який використовує спектри поглинання певних довжин хвиль для визначення концентрації гольмію в зразку. Він розпилює зразок, який потрібно перевірити, у полум’ї, а потім вимірює інтенсивність поглинання гольмію в зразку за допомогою спектрометра. Цей метод підходить для виявлення гольмію при більш високих концентраціях.
2. Оптична емісійна спектрометрія з індуктивно пов’язаною плазмою (ICP-OES): оптична емісійна спектрометрія з індуктивно пов’язаною плазмою є високочутливим і селективним аналітичним методом, який широко використовується в багатоелементному аналізі. Він розпилює зразок і утворює плазму для вимірювання питомої довжини хвилі та інтенсивності випромінювання гольмію в спектрометрі.
3. Мас-спектрометрія з індуктивно-зв’язаною плазмою (ICP-MS): мас-спектрометрія з індуктивно-зв’язаною плазмою є високочутливим аналітичним методом із високою роздільною здатністю, який можна використовувати для визначення співвідношення ізотопів і аналізу мікроелементів. Він розпилює зразок і утворює плазму для вимірювання співвідношення маси до заряду гольмію в мас-спектрометрі.
4. Рентгенівська флуоресцентна спектрометрія (XRF): рентгенівська флуоресцентна спектрометрія використовує спектр флуоресценції зразка після збудження рентгенівськими променями для аналізу вмісту елементів. Він може швидко й неруйнівно визначити вміст гольмію в зразку. Ці методи широко використовуються в лабораторіях і промислових галузях для кількісного аналізу і контролю якості гольмію. Вибір відповідного методу залежить від таких факторів, як тип зразка, необхідна межа виявлення та точність виявлення.
Особливості застосування гольмієвого атомно-абсорбційного методу
При вимірюванні елементів атомно-абсорбційний метод має високу точність і чутливість і забезпечує ефективний засіб для вивчення хімічних властивостей, складу сполук і вмісту елементів. Далі ми використовуємо атомно-абсорбційний метод для вимірювання вмісту гольмію. Конкретні кроки такі: Підготуйте зразок для вимірювання. Підготуйте зразок для вимірювання до розчину, який, як правило, потрібно розчинити змішаною кислотою для наступного вимірювання. Виберіть відповідний атомно-абсорбційний спектрометр. Відповідно до властивостей зразка, який потрібно виміряти, і діапазону вмісту гольмію, який потрібно виміряти, виберіть відповідний атомно-абсорбційний спектрометр. Відрегулюйте параметри атомно-абсорбційного спектрометра. Відповідно до вимірюваного елемента та моделі приладу налаштуйте параметри атомно-абсорбційного спектрометра, включаючи джерело світла, розпилювач, детектор тощо. Виміряйте абсорбцію гольмію. Помістіть зразок для вимірювання в розпилювач і випустіть світлове випромінювання певної довжини хвилі через джерело світла. Елемент гольмію, який буде вимірюватися, поглинатиме ці світлові випромінювання та вироблятиме переходи рівня енергії. Виміряйте абсорбцію гольмію через детектор. Обчисліть вміст гольмію. За абсорбцією та стандартною кривою розраховують вміст гольмію. Нижче наведено конкретні параметри, які використовуються приладом для вимірювання гольмію.
Стандарт гольмію (Ho): оксид гольмію (ЧДА).
Метод: точно зважте 1,1455 г Ho2O3, розчиніть у 20 мл 5 молей соляної кислоти, розведіть до 1 л водою, концентрація Ho в цьому розчині становить 1000 мкг/мл. Зберігати в поліетиленовій пляшці в захищеному від світла місці.
Тип полум'я: закис азоту-ацетилен, багате полум'я
Параметри аналізу: Довжина хвилі (нм) 410,4 Спектральна смуга пропускання (нм) 0,2
Коефіцієнт фільтра 0,6 Рекомендований струм лампи (мА) 6
Від’ємна висока напруга (v) 384,5
Висота головки згоряння (мм) 12
Час інтеграції (S) 3
Тиск і потік повітря (MP, мл/хв) 0,25, 5000
Тиск і потік закису азоту (MP, мл/хв) 0,22, 5000
Тиск і потік ацетилену (MP, мл/хв) 0,1, 4500
Коефіцієнт лінійної кореляції 0,9980
Характерна концентрація (мкг/мл) 0,841
Метод розрахунку Безперервний метод Кислотність розчину 0,5%
Таблиця вимірювань HCl:
Калібрувальна крива:
Інтерференція: Гольмій частково іонізується в полум'ї закису азоту-ацетилену. Додавання нітрату калію або хлориду калію до кінцевої концентрації калію 2000 мкг/мл може пригнічувати іонізацію гольмію. У реальній роботі необхідно вибрати відповідний метод вимірювання відповідно до конкретних потреб місця. Ці методи широко використовуються в аналізі та виявленні кадмію в лабораторіях і промисловості.
Гольмій продемонстрував великий потенціал у багатьох галузях завдяки своїм унікальним властивостям і широкому спектру використання. Розуміючи історію, процес відкриття,значення та застосування гольмію, ми можемо краще зрозуміти важливість і цінність цього магічного елемента. Давайте з нетерпінням чекатимемо, що в майбутньому гольмій принесе більше сюрпризів і проривів людському суспільству та зробить більший внесок у просування науково-технічного прогресу та сталого розвитку.
Для отримання додаткової інформації або запиту Holmium ласкаво просимо дозв'яжіться з нами
Що&тел: 008613524231522
Email:sales@shxlchem.com
Час публікації: 13 листопада 2024 р