Kui uurime elementide imelist maailma,erbiumköidab meie tähelepanu oma ainulaadsete omaduste ja võimaliku rakenduse väärtusega. Sügavast merest kosmoseni, moodsatest elektroonilistest seadmetest rohelise energia tehnoloogiani, rakendamineerbiumTeaduse valdkonnas laieneb jätkuvalt, näidates selle võrreldamatut väärtust.
Erbiumi avastas Rootsi keemiku Mosander 1843. aastal Yttriumi analüüsides. Algselt nimetas ta erbiumi oksiidiksterbiumoksiid,Nii et Saksamaa varases kirjanduses segati terbiumistoksiid ja erbiumoksiid.
Alles pärast 1860. aastat seda parandati. Samal perioodil, kuilantaanavastati, Mosander analüüsis ja uuris algselt avastatudyttriumja avaldas 1842. aastal aruande, selgitades, et algselt avastatudyttriumei olnud üksik elemendioksiid, vaid kolme elemendi oksiid. Ta nimetas ikka ühe neist yttriumiks ja nimetas neist üheerbia(Erbium Earth). Elemendi sümbol on seatud järgmiseltEr. See on nimetatud koha järgi, kus Yttrium maagi esmakordselt avastati, Ytteri väikelinn Rootsis Stockholmi lähedal. Erbiumi ja veel kahe elemendi avastamine,lantaanjaterbium, avas teise ukse avastamiseksharuldaste muldmetallide elemendid, mis on haruldaste muldmetallide elementide avastamise teine etapp. Nende avastus on haruldaste muldmetallide elementidest kolmastseeriumjayttrium.
Täna alustame seda uurimisreisi koos, et saada sügavam arusaam erbiumi ainulaadsetest omadustest ja selle rakendusest kaasaegses tehnoloogias.
Erbiumielemendi rakendusväljad
1. lasertehnoloogia:Erbiumi elementi kasutatakse lasertehnoloogias laialdaselt, eriti tahkislaserites. Erbiumi ioonid võivad tahkis-lasermaterjalides toota lasereid lainepikkusega umbes 1,5 mikronit, millel on suur tähtsus selliste valdkondade jaoks nagu kiudoptiline kommunikatsioon ja meditsiiniline laserkirurgia.
2. kiudoptiline kommunikatsioon:Kuna erbiumielement võib tekitada kiuoptilistes suhtlustes töötamiseks vajalikku lainepikkust, kasutatakse seda kiudainetes. See aitab parandada optiliste signaalide ülekandevahetust ja tõhusust ning parandada kommunikatsioonivõrkude jõudlust.
3. Meditsiiniline laseroperatsioon:Erbiumi lasereid kasutatakse meditsiinivaldkonnas laialdaselt, eriti kudede lõikamiseks ja hüübimiseks. Selle lainepikkuse valik võimaldab erbium lasereid tõhusalt imenduda ja kasutada ülitäpseks laseroperatsioonile, näiteks oftalmoloogiliseks kirurgiaks.
4. magnetilised materjalid ja magnetresonantstomograafia (MRI):Erbiumi lisamine mõnele magnetilisele materjalile võib muuta nende magnetilisi omadusi, muutes need oluliseks rakenduseks magnetresonantstomograafia (MRI). MRI-piltide kontrasti parandamiseks saab kasutada erbiumiga lisatud magnetilisi materjale.
5. optilised võimendid:Erbiumi kasutatakse ka optilistes võimendites. Erbiumi lisamisega võimendile on võimalik sidesüsteemis saavutada võimendus, suurendades optilise signaali tugevust ja ülekandekaugust.
6. tuumaenergia tööstus:Erbium-167 isotoobil on kõrge neutronite ristlõige, seetõttu kasutatakse seda tuumaenergia tööstuses neutroniallikana tuumareaktorite neutronide tuvastamiseks ja kontrollimiseks.
7. Teadusuuringud ja laborid:Erbiumi kasutatakse laboris ainulaadse detektorina ja markerina teadusuuringute ja laboratoorsete rakenduste jaoks. Selle spetsiaalsed spektraalsed omadused ja magnetilised omadused muudavad selle teadusuuringutes oluliseks rolli.
Erbiumil on hädavajalik roll kaasaegses teaduses ja tehnoloogias ning meditsiinis ning selle ainulaadsed omadused pakuvad olulist tuge erinevatele rakendustele.
Erbiumi füüsilised omadused
Välimus: erbium on hõbevalge, tahke metall.
Tihedus: erbiumi tihedus on umbes 9,066 g/cm3. See näitab, et erbium on suhteliselt tihe metall.
Sulamispunkt: erbiumi sulamistemperatuur on 1529 kraadi Celsiuse (2784 kraadi Fahrenheiti). See tähendab, et kõrgetel temperatuuridel võib erbium üle minna tahkest olekust vedelasse olekusse.
Keemispunkt: erbiumi keemistemperatuur on 2870 kraadi Celsiuse (5 198 kraadi Fahrenheiti). See on punkt, kus Erbium läheb vedelast olekust kõrgel temperatuuril gaasilisesse olekusse.
Juhtivus: erbium on üks juhtivamaid metalle ja sellel on hea elektrijuhtivus.
Magnetism: toatemperatuuril on erbium ferromagnetiline materjal. Sellel on ferromagnetism alla teatud temperatuuri, kuid kaotab selle omaduse kõrgematel temperatuuridel.
Magnetiline hetk: erbiumil on suhteliselt suur magnetiline hetk, mis muudab selle oluliseks magnetiliste materjalide ja magnetiliste rakenduste osas.
Kristallstruktuur: toatemperatuuril on erbiumi kristallstruktuur kuusnurkne lähim pakkimine. See struktuur mõjutab selle omadusi tahkis.
Soojusjuhtivus: erbiumil on kõrge soojusjuhtivus, mis näitab, et see toimib hästi soojusjuhtivuses.
Radioaktiivsus: Erbium ise ei ole radioaktiivne element ja selle stabiilsed isotoobid on suhteliselt rikkalikud.
Spektriomadused: Erbium näitab spetsiifilisi imendumis- ja emissioonijooni nähtavates ja infrapuna-spektripiirkondades, mis teeb selle kasulikuks laserkoolis ja optilistes rakendustes.
Erbiumielemendi füüsikalised omadused muudavad selle laialdaselt lasertehnoloogia, optilise kommunikatsiooni, meditsiini ja muudes teadus- ja tehnoloogilistes valdkondades.
Erbiumi keemilised omadused
Keemiline sümbol: Erbiumi keemiline sümbol on er.
Oksüdatsiooni olek: erbium eksisteerib tavaliselt +3 oksüdatsiooni olekus, mis on selle kõige tavalisem oksüdatsiooni olek. Ühendites võib erbium moodustada ER^3+ ioonid.
Reaktsioonivõime: Erbium on toatemperatuuril suhteliselt stabiilne, kuid see oksüdeerub õhus aeglaselt. See reageerib aeglaselt veele ja hapetele, nii et see võib mõnes rakenduses jääda suhteliselt stabiilsena.
Lahustuvus: Erbium lahustub tavalistes anorgaanhapetes, et saada vastavaid erbiumi soolasid.
Reaktsioon hapnikuga: erbium reageerib hapnikuga oksiidide moodustamiseks, peamiseltER2O3 (erbiumdioksiid). See on roosipunane tahke aine, mida tavaliselt kasutatakse keraamilistes glasuurides ja muudes rakendustes.
Reaktsioon halogeenidega: erbium võib reageerida halogeenidega, moodustades vastavad halogeniidid, näitekserbium fluoriiid (ERF3), erbiumkloriid (Ercl3) jne
Reaktsioon väävliga: erbium võib reageerida väävliga, moodustades sulfiide, näitekserbiumsulfiid (ER2S3).
Reaktsioon lämmastikuga: erbium reageerib lämmastikugaerbium nitriid (ERN).
Kompleksid: erbium moodustab mitmesuguseid komplekse, eriti organometallilise keemia korral. Nendel kompleksidel on rakenduse väärtus katalüüsis ja muudes väljades.
Stabiilsed isotoobid: erbiumil on mitu stabiilset isotoope, millest kõige rikkalikum on ER-166. Lisaks on erbiumil mõned radioaktiivsed isotoobid, kuid nende suhteline arvukus on madal.
Elemendi erbiumi keemilised omadused muudavad selle paljude kõrgtehnoloogiliste rakenduste oluliseks komponendiks, näidates selle mitmekülgsust erinevates väljades.
Erbiumi bioloogilised omadused
Erbiumil on organismides suhteliselt vähe bioloogilisi omadusi, kuid mõned uuringud on näidanud, et see võib teatud tingimustes osaleda mõnes bioloogilises protsessis.
Bioloogiline kättesaadavus: erbium on paljude organismide mikroelement, kuid selle biosaadavus organismides on suhteliselt madal.LantaanIoone on organismide poolt raske imenduda ja seda kasutada, seetõttu mängivad nad organismides harva olulist rolli.
Toksilisus: Erbiumil peetakse üldiselt madala toksilisusega, eriti võrreldes teiste haruldaste muldmetallidega. Erbiumi ühendeid peetakse teatud kontsentratsioonides suhteliselt kahjutuks. Lanthanumi ioonide kõrgel kontsentratsioonil võib aga olla kahjulik mõju organismidele, näiteks rakkude kahjustus ja füsioloogiliste funktsioonide häirimine.
Bioloogiline osalemine: kuigi erbiumil on organismides suhteliselt vähe funktsioone, on mõned uuringud näidanud, et see võib osaleda mõnes konkreetses bioloogilises protsessis. Näiteks on mõned uuringud näidanud, et erbium võib mängida teatud rolli taimede kasvu ja õitsemise edendamisel.
Meditsiinilised rakendused: Erbiumil ja selle ühenditel on ka teatud rakendused meditsiinivaldkonnas. Näiteks saab erbiumi kasutada teatud radionukliidide ravis, seedetrakti kontrastainena ja teatud ravimite abistava lisandina. Meditsiinilise pildistamise korral kasutatakse mõnikord kontrastainetena erbiumi ühendeid.
Sisu kehas: Erbium eksisteerib väikestes kogustes looduses, seega on selle sisaldus enamikus organismides suhteliselt madal. Mõnedes uuringutes on leitud, et mõned mikroorganismid ja taimed võivad olla võimelised imama ja kogunema erbiumi.
Tuleb märkida, et erbium ei ole inimkeha jaoks oluline element, seega on selle bioloogiliste funktsioonide mõistmine endiselt suhteliselt piiratud. Praegu on erbiumi peamised rakendused koondunud endiselt tehnilistesse valdkondadesse nagu materjaliteadus, optika ja meditsiin, mitte bioloogia valdkonnas.
Erbiumi kaevandamine ja tootmine
Erbium on haruldane element, mis on oma olemuselt suhteliselt haruldane.
1. eksisteerimine Maa koorikus: Erbium eksisteerib Maa koorikus, kuid selle sisaldus on suhteliselt madal. Selle keskmine sisu on umbes 0,3 mg/kg. Erbium eksisteerib peamiselt maagide kujul koos teiste haruldaste muldmetallidega.
2. jaotus maagides: erbium eksisteerib peamiselt maagide kujul. Tavaliste maakide hulka kuuluvad yttrium erbium maagi, erbium alumiiniumkivi, erbium kaaliumkivi jne. Need maagid sisaldavad tavaliselt muid haruldaste muldmetallide elemente samal ajal. Erbium eksisteerib tavaliselt kolmevalentsel kujul.
3. Suuremad tootmisriigid: Erbiumi tootmise peamised riigid on Hiina, Ameerika Ühendriigid, Austraalia, Brasiilia jne. Need riigid mängivad olulist rolli haruldaste muldmetallide valmistamisel.
4. Ekstraheerimismeetod: Erbium ekstraheeritakse maagidest tavaliselt haruldaste muldmetallide elementide ekstraheerimisprotsessi kaudu. See hõlmab mitmeid keemilisi ja sulatavaid etappe erbiumi eraldamiseks ja puhastamiseks.
5. Seos teiste elementidega: erbiumil on sarnased omadused teiste haruldaste muldmetallide elementidega, seega on ekstraheerimise ja eraldamise protsessis sageli vaja kaaluda kooseksisteerimist ja vastastikust mõju teiste haruldaste muldmetallide elementidega.
6. Rakendusalad: erbiumi kasutatakse laialdaselt teaduse ja tehnoloogia valdkonnas, eriti optilise kommunikatsiooni, lasertehnoloogia ja meditsiinilise pildistamise alal. Klaasi peegeldusvastaste omaduste tõttu kasutatakse erbiumi ka optilise klaasi valmistamisel.
Ehkki Erbium on Maa koorikus suhteliselt haruldane, on mõnede kõrgtehnoloogiliste rakenduste ainulaadsete omaduste tõttu nõudlus järk-järgult suurenenud, mille tulemuseks on seotud kaevandamise ja rafineerimistehnoloogiate pidev arendamine ja parandamine.
Erbiumi levinud avastamismeetodid
Erbiumi tuvastusmeetodid hõlmavad tavaliselt analüütilisi keemia tehnikaid. Järgnev on üksikasjalik sissejuhatus mõnele sagedamini kasutatavale erbiumi tuvastusmeetodile:
1. aatomi neeldumisspektromeetria (AAS): AAS on tavaliselt kasutatav kvantitatiivne analüüsimeetod, mis sobib metallielementide sisu määramiseks proovis. AA -des on proovisõemal ja läbitakse läbi konkreetse lainepikkuse valguskiire ning elemendi kontsentratsiooni määramiseks tuvastatakse proovis imendunud valguse intensiivsus.
2. induktiivselt ühendatud plasma optilise emissiooni spektromeetria (ICP-OE-d): ICP-OE-d on väga tundlik analüütiline tehnika, mis sobib mitme elemendi analüüsiks. ICP-OE-de korral läbib proov induktiivselt ühendatud plasma, et genereerida kõrge temperatuuriga plasma, mis erutab proovis olevaid aatomeid spektri eraldamiseks. Kustutatava valguse lainepikkuse ja intensiivsuse tuvastamisega saab kindlaks määrata iga elemendi kontsentratsiooni.
3. massispektromeetria (ICP-MS): ICP-MS ühendab induktiivselt ühendatud plasma genereerimise massispektromeetria kõrge eraldusvõimega ja seda saab kasutada elementaarseks analüüsiks äärmiselt madalates kontsentratsioonides. ICP-MS-is on proov aurustunud ja ioniseeritud ning tuvastatakse seejärel massispektromeetri abil iga elemendi massispektri saamiseks, määrates sellega selle kontsentratsiooni.
4. fluorestsentsspektroskoopia: fluorestsentsspektroskoopia määrab kontsentratsiooni, põnedes proovis oleva erbiumi elemendi ja mõõtes kiirgava fluorestsentssignaali. See meetod on eriti tõhus haruldaste muldmetallide elementide jälgimiseks.
5. kromatograafia: kromatograafiat saab kasutada erbiumiühendite eraldamiseks ja tuvastamiseks. Näiteks saab ioonvahetuse kromatograafiat ja tagurpidi faasi vedelikkromatograafiat kasutada nii erbiumi analüüsimisel.
Need meetodid tuleb tavaliselt läbi viia laboratoorses keskkonnas ja nõuavad arenenud instrumentide ja seadmete kasutamist. Sobiva tuvastusmeetodi valimine sõltub tavaliselt valimi olemusest, vajalikust tundlikkusest, eraldusvõimest ja laboriseadmete kättesaadavusest.
Aatomi neeldumismeetodi spetsiifiline rakendamine erbiumi elemendi mõõtmiseks
Elementide mõõtmisel on aatom neeldumismeetodil suur täpsus ja tundlikkus ning see pakub tõhusat vahendit keemiliste omaduste, ühendi koostise ja elementide sisalduse uurimiseks.
Järgmisena kasutame Erbiumielemendi sisalduse mõõtmiseks aatomi neeldumismeetodit. Konkreetsed sammud on järgmised:
Esiteks on vaja valmistada erbiumi elementi sisaldav proov. Proov võib olla tahke, vedel või gaas. Tahkete proovide jaoks on tavaliselt vaja neid järgneva pihustamisprotsessi jaoks lahustada või sulatada.
Valige sobiv aatomi neeldumisspektromeeter. Vastavalt mõõdetava proovi ja mõõdetava erbiumi sisalduse vahemikule valige sobiv aatomi neeldumisspektromeeter.
Reguleerige aatomi neeldumisspektromeetri parameetreid. Mõõdetava elemendi ja instrumendimudeli kohaselt reguleerige aatomi neeldumisspektromeetri parameetreid, sealhulgas valgusallika, pihusti, detektorit jne.
Mõõtke erbiumielemendi neeldumist. Asetage proovi testitav pihusti testitud ja eraldage valgusallika kaudu konkreetse lainepikkuse valguskiirgust. Testitatav erbiumi element neelab selle valguskiirguse ja annab energiataseme ülemineku. Erbiumielemendi neeldumist mõõdetakse detektori abil.
Arvutage erbiumi elemendi sisaldus. Arvutage erbiumielemendi sisaldus neeldumise ja standardkõvera põhjal.
Teaduslikul etapil on Erbium oma salapäraste ja ainulaadsete omadustega lisanud imelise puudutuse inimtehnoloogilisele uurimisele ja innovatsioonile. Alates Maa kooriku sügavusest kuni laboris kõrgtehnoloogiliste rakendusteni on Erbiumi teekond olnud tunnistajaks inimkonna lakkamatule jälitamisele elemendi müsteeriumile. Selle rakendamine optilises kommunikatsioonis, lasertehnoloogias ja meditsiinis on meie ellu süstinud rohkem võimalusi, võimaldades meil piiluda piirkondadesse, mis olid kunagi varjatud.
Nii nagu erbium paistab läbi optika tüki optikast, et valgustada eesseisvat tundmatut teed, avab see teaduse saali teadlaste teadmiste kuristikku ukse. Erbium pole mitte ainult perioodilisel laual särav täht, vaid ka inimkonna võimas assistent teaduse ja tehnoloogia tippu ronimiseks.
Ma loodan, et lähiaastatel saame sügavamalt uurida Erbiumi müsteeriumi ja kaevata välja hämmastavamaid rakendusi, nii et see "elementide täht" jätkuks inimarengu käigus edasiliikumist. Elemendi Erbiumi lugu jätkub ja ootame huviga, mida tulevased imed Erbium meile teaduslikul laval näitab.
Lisateabe saamiseks palunVõtke meiega ühendustAllpool:
WhatsApp & Tel: 008613524231522
Email:sales@shxlchem.com
Postiaeg: 21. november 20124