Enquanto exploramos o maravilhoso mundo dos elementos,erbiumatrai nossa atenção com suas propriedades exclusivas e potencial valor de aplicação. Do fundo do mar ao espaço sideral, dos dispositivos eletrônicos modernos à tecnologia de energia verde, a aplicação deerbiumNo campo da ciência continua a se expandir, mostrando seu valor incomparável.
O Erbium foi descoberto pelo químico sueco Mosander em 1843, analisando o Yttrium. Ele originalmente nomeou o óxido de erbio comoóxido de terbio,Assim, na literatura alemã primitiva, o óxido de terbio e o óxido de erbio foram confundidos.
Não foi até depois de 1860 que foi corrigido. No mesmo período quandolantâniofoi descoberto, Mosander analisou e estudou o originalmente descobertoítrioe publicou um relatório em 1842, esclarecendo que o originalmente descobriuítrionão era um único elemento óxido, mas um óxido de três elementos. Ele ainda chamou um deles Ytrium e nomeou um delesErbia(Erbium Earth). O símbolo do elemento é definido comoEr. É nomeado após o local onde o minério de Yttrium foi descoberto pela primeira vez, a pequena cidade de Ytter, perto de Estocolmo, na Suécia. A descoberta de Erbium e outros dois elementos,lantânioetérbio, abriu a segunda porta para a descoberta deelementos de terras raras, que é o segundo estágio da descoberta de elementos de terras raras. Sua descoberta é o terceiro dos elementos da Terra Rara depoiscérioeítrio.
Hoje, iniciaremos essa jornada de exploração juntos para obter uma compreensão mais profunda das propriedades únicas de Erbium e sua aplicação na tecnologia moderna.
Campos de aplicação do elemento de erbio
1. Tecnologia a laser:O elemento de erbio é amplamente utilizado na tecnologia a laser, especialmente em lasers de estado sólido. Os íons erbium podem produzir lasers com um comprimento de onda de cerca de 1,5 mícrons em materiais a laser de estado sólido, o que é de grande importância para campos como comunicações de fibra óptica e cirurgia a laser médico.
2. Comunicações de fibra óptica:Como o elemento de erbio pode produzir o comprimento de onda necessário para trabalhar em comunicações de fibra óptica, ele é usado em amplificadores de fibra. Isso ajuda a melhorar a distância da transmissão e a eficiência dos sinais ópticos e melhorar o desempenho das redes de comunicação.
3. Cirurgia a laser médico:Os lasers de erbio são amplamente utilizados no campo médico, especialmente para corte e coagulação de tecidos. A escolha de seu comprimento de onda permite que os lasers de erbio sejam efetivamente absorvidos e usados para cirurgia a laser de alta precisão, como cirurgia oftálmica.
4. Materiais magnéticos e ressonância magnética (ressonância magnética):A adição de erbio a alguns materiais magnéticos pode alterar suas propriedades magnéticas, tornando -as aplicações importantes na ressonância magnética (RM). Materiais magnéticos adquiridos por erbio podem ser usados para melhorar o contraste das imagens de ressonância magnética.
5. Amplificadores ópticos:O erbium também é usado em amplificadores ópticos. Ao adicionar erbio ao amplificador, o ganho pode ser alcançado no sistema de comunicação, aumentando a distância de força e transmissão do sinal óptico.
6. Indústria de energia nuclear:O isótopo Erbium-167 possui uma seção transversal de nêutrons de alta, por isso é usada como fonte de nêutrons na indústria de energia nuclear para detecção e controle de nêutrons dos reatores nucleares.
7. Pesquisa e laboratórios:O Erbium é usado como um detector e marcador exclusivo em laboratório para aplicações de pesquisa e laboratório. Suas propriedades espectrais especiais e propriedades magnéticas fazem com que ela desempenhe um papel importante na pesquisa científica.
O Erbium desempenha um papel indispensável na ciência e tecnologia modernas e na medicina, e suas propriedades únicas fornecem suporte importante para várias aplicações.
Propriedades físicas de Erbium
Aparência: Erbium é um metal sólido e branco prateado.
Densidade: o erbio tem uma densidade de cerca de 9,066 g/cm3. Isso indica que o erbio é um metal relativamente denso.
Ponto de fusão: o erbio tem um ponto de fusão de 1.529 graus Celsius (2.784 graus Fahrenheit). Isso significa que, a altas temperaturas, o Erbium pode fazer a transição de um estado sólido para um estado líquido.
Ponto de ebulição: o Erbium tem um ponto de ebulição de 2.870 graus Celsius (5.198 graus Fahrenheit). Este é o ponto em que o erbio transita de um estado líquido para um estado gasoso a altas temperaturas.
Condutividade: O erbio é um dos metais mais condutores e tem boa condutividade elétrica.
Magnetismo: à temperatura ambiente, o erbio é um material ferromagnético. Ele exibe ferromagnetismo abaixo de uma certa temperatura, mas perde essa propriedade em temperaturas mais altas.
Momento magnético: o erbio tem um momento magnético relativamente grande, o que o torna importante em materiais magnéticos e aplicações magnéticas.
Estrutura cristalina: à temperatura ambiente, a estrutura cristalina do erbio é a embalagem mais próxima hexagonal. Essa estrutura afeta suas propriedades no estado sólido.
Condutividade térmica: o erbio tem uma alta condutividade térmica, indicando que ele tem um bom desempenho na condutividade térmica.
Radioatividade: o próprio erbio não é um elemento radioativo, e seus isótopos estáveis são relativamente abundantes.
Propriedades espectrais: o erbium mostra linhas específicas de absorção e emissão nas regiões espectrais visíveis e no infravermelho próximo, o que a torna útil na tecnologia a laser e nas aplicações ópticas.
As propriedades físicas do elemento de erbio o tornam amplamente utilizado na tecnologia a laser, comunicações ópticas, medicina e outros campos científicos e tecnológicos.
Propriedades químicas de erbio
Símbolo químico: O símbolo químico do erbio é ER.
Estado de oxidação: o erbio geralmente existe no estado de oxidação de +3, que é seu estado de oxidação mais comum. Em compostos, o erbium pode formar íons er^3+.
Reatividade: o erbio é relativamente estável à temperatura ambiente, mas será oxidado lentamente no ar. Ele reage lentamente à água e aos ácidos, para que possa permanecer relativamente estável em algumas aplicações.
Solubilidade: O erbio se dissolve em ácidos inorgânicos comuns para produzir os sais de erbio correspondentes.
Reação com oxigênio: o erbio reage com oxigênio para formar óxidos, principalmenteER2O3 (dióxido de erbio). Este é um sólido vermelho-rosa comumente usado em esmaltes cerâmicos e outras aplicações.
Reação com halogênios: o erbio pode reagir com halogênios para formar halogenetos correspondentes, comofluoreto de erbio (Erf3), cloreto de erbio (Ercl3), etc.
Reação com enxofre: o erbio pode reagir com enxofre para formar sulfetos, comosulfeto de erbio (ER2S3).
Reação com nitrogênio: o erbio reage com nitrogênio para formarnitreto de erbio (ERN).
Complexos: Erbium forma uma variedade de complexos, especialmente na química organometálica. Esses complexos têm valor de aplicação na catálise e outros campos.
Isótopos estáveis: o erbium possui vários isótopos estáveis, os mais abundantes dos quais é ER-166. Além disso, o Erbium possui alguns isótopos radioativos, mas sua abundância relativa é baixa.
As propriedades químicas do elemento Erbium o tornam um componente importante de muitas aplicações de alta tecnologia, mostrando sua versatilidade em diferentes campos.
Propriedades biológicas de Erbium
O Erbium possui relativamente poucas propriedades biológicas nos organismos, mas alguns estudos mostraram que ele pode participar de alguns processos biológicos sob certas condições.
Disponibilidade biológica: o erbium é um elemento traço para muitos organismos, mas sua biodisponibilidade em organismos é relativamente baixa.LantânioOs íons são difíceis de serem absorvidos e utilizados por organismos, então raramente desempenham um papel importante nos organismos.
Toxicidade: o erbio é geralmente considerado como tendo baixa toxicidade, especialmente em comparação com outros elementos de terras raras. Os compostos de erbio são considerados relativamente inofensivos em certas concentrações. No entanto, altas concentrações de íons lantânicos podem ter efeitos nocivos nos organismos, como danos celulares e interferência nas funções fisiológicas.
Participação biológica: Embora o erbium tenha relativamente poucas funções nos organismos, alguns estudos mostraram que ele pode participar de alguns processos biológicos específicos. Por exemplo, alguns estudos mostraram que o erbio pode desempenhar um certo papel na promoção do crescimento e floração das plantas.
Aplicações médicas: o Erbium e seus compostos também têm certas aplicações na área médica. Por exemplo, o erbio pode ser usado no tratamento de certos radionuclídeos, como agente de contraste para o trato gastrointestinal e como um aditivo auxiliar para certos medicamentos. Na imagem médica, os compostos de erbio às vezes são usados como agentes de contraste.
Conteúdo no corpo: o erbio existe em pequenas quantidades na natureza, portanto, seu conteúdo na maioria dos organismos também é relativamente baixo. Em alguns estudos, verificou -se que alguns microorganismos e plantas podem ser capazes de absorver e acumular erbio.
Deve -se notar que o erbio não é um elemento essencial para o corpo humano; portanto, a compreensão de suas funções biológicas ainda é relativamente limitada. Atualmente, as principais aplicações do erbio ainda estão concentradas em campos técnicos, como ciência dos materiais, óptica e medicina, e não no campo da biologia.
Mineração e produção de erbio
Erbium é um elemento de terra raro que é relativamente raro de natureza.
1. Existência na crosta da Terra: o erbio existe na crosta terrestre, mas seu conteúdo é relativamente baixo. Seu conteúdo médio é de cerca de 0,3 mg/kg. O erbio existe principalmente na forma de minérios, juntamente com outros elementos de terras raras.
2. Distribuição em minérios: Erbium existe principalmente na forma de minérios. Os minérios comuns incluem minério de yttrium erbium, pedra de alumínio de erbio, pedra de potássio de erbio, etc. Esses minérios geralmente contêm outros elementos de terras raras ao mesmo tempo. O erbio geralmente existe em forma trivalente.
3. Os principais países de produção: os principais países da produção de erbio incluem China, Estados Unidos, Austrália, Brasil etc. Esses países desempenham um papel importante na produção de elementos de terras raras.
4. Método de extração: O erbio é geralmente extraído dos minérios através do processo de extração de elementos de terras raras. Isso envolve uma série de etapas químicas e de fundição para separar e purificar o erbio.
5 Relacionamento com outros elementos: o erbium possui propriedades semelhantes a outros elementos de terras raras; portanto, no processo de extração e separação, geralmente é necessário considerar a coexistência e a influência mútua com outros elementos de terras raras.
6. Áreas de aplicação: o erbium é amplamente utilizado no campo da ciência e da tecnologia, especialmente em comunicações ópticas, tecnologia a laser e imagem médica. Devido às suas propriedades anti-reflexão no vidro, o Erbium também é usado na preparação do vidro óptico.
Embora o erbio seja relativamente raro na crosta terrestre, devido às suas propriedades únicas em algumas aplicações de alta tecnologia, a demanda por ela aumentou gradualmente, resultando no desenvolvimento contínuo e na melhoria das tecnologias de mineração e refino relacionadas.
Métodos de detecção comuns para Erbium
Os métodos de detecção de erbio geralmente envolvem técnicas de química analítica. A seguir, é apresentada uma introdução detalhada a alguns métodos de detecção de erbio comumente usados:
1. Espectrometria de absorção atômica (AAS): AAS é um método de análise quantitativa comumente usada adequada para determinar o conteúdo dos elementos metálicos em uma amostra. Na AAS, a amostra é atomizada e passada através de um feixe de luz de um comprimento de onda específico, e a intensidade da luz absorvida na amostra é detectada para determinar a concentração do elemento.
2. Espectrometria de emissão óptica plasmática indutivamente acoplada (ICP-OES): ICP-OES é uma técnica analítica altamente sensível adequada para análise de vários elementos. Nos ICP-OES, a amostra passa por um plasma indutivamente acoplado para gerar um plasma de alta temperatura que excita os átomos da amostra a emitir um espectro. Ao detectar o comprimento de onda e a intensidade da luz emitida, a concentração de cada elemento na amostra pode ser determinada.
3. Espectrometria de massa (ICP-MS): O ICP-MS combina a geração de plasma acoplado indutivamente com a alta resolução da espectrometria de massa e pode ser usado para análise elementar em concentrações extremamente baixas. No ICP-MS, a amostra é vaporizada e ionizada e depois detectada por um espectrômetro de massa para obter o espectro de massa de cada elemento, determinando assim sua concentração.
4. Espectroscopia de fluorescência: a espectroscopia de fluorescência determina a concentração excitando o elemento de erbio na amostra e medindo o sinal de fluorescência emitido. Este método é particularmente eficaz para rastrear elementos de terras raras.
5. Cromatografia: a cromatografia pode ser usada para separar e detectar compostos de erbio. Por exemplo, a cromatografia de troca iônica e a cromatografia líquida de fase reversa podem ser aplicadas à análise de erbio.
Esses métodos geralmente precisam ser realizados em um ambiente de laboratório e exigem o uso de instrumentos e equipamentos avançados. A seleção de um método de detecção apropriado geralmente depende da natureza da amostra, da sensibilidade necessária, da resolução e da disponibilidade de equipamentos de laboratório.
Aplicação específica do método de absorção atômica para medir o elemento de erbio
Na medição de elementos, o método de absorção atômica tem alta precisão e sensibilidade e fornece um meio eficaz para o estudo das propriedades químicas, composição de compostos e conteúdo de elementos.
Em seguida, usamos o método de absorção atômica para medir o conteúdo do elemento de erbio. As etapas específicas são as seguintes:
Primeiro, é necessário preparar uma amostra contendo elemento de erbio. A amostra pode ser sólida, líquida ou gás. Para amostras sólidas, geralmente é necessário dissolvê -las ou derreter para o processo de atomização subsequente.
Escolha um espectrômetro de absorção atômica adequada. De acordo com as propriedades da amostra a ser medida e a faixa de conteúdo de erbio a ser medida, selecione um espectrômetro de absorção atômica adequado.
Ajuste os parâmetros do espectrômetro de absorção atômica. De acordo com o elemento a ser medido e o modelo de instrumento, ajuste os parâmetros do espectrômetro de absorção atômica, incluindo fonte de luz, atomizador, detector, etc.
Meça a absorvância do elemento de erbio. Coloque a amostra a ser testada no atomizador e emite radiação leve de um comprimento de onda específico através da fonte de luz. O elemento Erbium a ser testado absorverá essa radiação de luz e produzirá transição de nível de energia. A absorvância do elemento erbio é medida pelo detector.
Calcule o conteúdo do elemento erbio. Calcule o conteúdo do elemento erbio com base na absorvância e na curva padrão.
No estágio científico, o Erbium, com suas propriedades misteriosas e únicas, acrescentou um toque maravilhoso à exploração e inovação tecnológicas humanas. Das profundezas da crosta terrestre às aplicações de alta tecnologia em laboratório, a jornada de Erbium testemunhou a busca incessante da humanidade pelo mistério do elemento. Sua aplicação em comunicações ópticas, tecnologia e medicina a laser injetaram mais possibilidades em nossas vidas, permitindo -nos espiar áreas que já foram obscurecidas.
Assim como o Erbium brilha através de um pedaço de vidro de cristal na óptica para iluminar o caminho desconhecido pela frente, ele abre uma porta para o abismo do conhecimento para pesquisadores no Hall of Science. O Erbium não é apenas uma estrela brilhante na tabela periódica, mas também um poderoso assistente para a humanidade escalar o pico da ciência e da tecnologia.
Espero que, nos próximos anos, possamos explorar o mistério de Erbium mais profundamente e desenterrar aplicativos mais incríveis, para que essa "estrela de elementos" continue a brilhar e iluminar o caminho a seguir no curso do desenvolvimento humano. A história do elemento Erbium continua, e estamos ansiosos pelo que os futuros milagres erbium nos mostrarão no estágio científico.
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Hora de postagem: novembro de 21-2024