Neuigkeiten – Was ist das Element Holmium?

1. Entdeckung der Holmiumelemente
Nach der Trennung von MosanderErbiumUndTerbiumausYttriumIm Jahr 1842 verwendeten viele Chemiker die Spektralanalyse, um sie zu identifizieren und stellten fest, dass es sich nicht um reine Oxide eines Elements handelte, was die Chemiker dazu ermutigte, sie weiterhin zu trennen. Nach der TrennungYtterbiumoxidUndScandiumoxidAus Ytterbiumoxid isolierte Cliff 1879 zwei neue Elementoxide. Eines davon erhielt den Namen Holmium, in Anlehnung an Cliffs Geburtsort, den alten lateinischen Namen der schwedischen Hauptstadt Stockholm, Holmia, und das Elementsymbol Ho. Später, im Jahr 1886, isolierte Boisbodran ein weiteres Element aus Holmium, doch der Name Holmium blieb erhalten. Mit der Entdeckung von Holmium und einigen anderen Seltenerdelementen war die zweite Hälfte der dritten Phase der Entdeckung der Seltenerdelemente abgeschlossen.

2. Physikalische Eigenschaften von Holmium
Holmium ist ein silberweißes, weiches und dehnbares Metall; Schmelzpunkt 1474 °C, Siedepunkt 2695 °C, Dichte 8,7947 g/cm³. Holmium ist in trockener Luft stabil und oxidiert bei hohen Temperaturen schnell;Holmiumoxidist die stärkste bekannte paramagnetische Substanz. Holmiumverbindungen können als Additive für neue ferromagnetische Materialien verwendet werden;HolmiumiodidWird zur Herstellung von Metallhalogenidlampen (Holmiumlampen) verwendet. Es ist in trockener Luft bei Raumtemperatur stabil und oxidiert leicht in feuchter Luft und bei hohen Temperaturen. Kontakt mit Luft, Oxiden, Säuren, Halogenen und feuchtem Wasser vermeiden. Es setzt bei Kontakt mit Wasser brennbare Gase frei und ist in anorganischen Säuren löslich. Es ist in trockener Luft bei Raumtemperatur stabil, oxidiert jedoch schnell in feuchter Luft und bei höheren Temperaturen. Es hat aktive chemische Eigenschaften. Es zersetzt Wasser langsam. Es kann sich mit fast allen nichtmetallischen Elementen verbinden. Es kommt in Yttriumsilikat, Monazit und anderen Seltenerdmineralien vor. Es wird zur Herstellung magnetischer Legierungsmaterialien verwendet.

3. Chemische Eigenschaften von Holmium
Es ist in trockener Luft bei Raumtemperatur stabil und oxidiert leicht in feuchter Luft und bei hohen Temperaturen. Kontakt mit Luft, Oxiden, Säuren, Halogenen und feuchtem Wasser vermeiden. Es setzt bei Kontakt mit Wasser brennbare Gase frei und löst sich in anorganischen Säuren auf. Es ist in trockener Luft bei Raumtemperatur stabil, oxidiert jedoch schnell in feuchter Luft und bei höheren Temperaturen. Es hat aktive chemische Eigenschaften. Es zersetzt sich langsam in Wasser. Es kann mit fast allen nichtmetallischen Elementen kombiniert werden. Es kommt in Yttriumsilikat, Monazit und anderen Seltenerdmineralien vor. Es wird zur Herstellung magnetischer Legierungen verwendet. Wie Dysprosium ist es ein Metall, das die bei der Kernspaltung entstehenden Neutronen absorbieren kann. In einem Kernreaktor verbrennt es einerseits kontinuierlich und steuert andererseits die Geschwindigkeit der Kettenreaktion. Elementbeschreibung: Es hat einen metallischen Glanz. Es kann langsam mit Wasser reagieren und sich in verdünnter Säure lösen. Das Salz ist gelb. Das Oxid Ho2O2 ist hellgrün. Es löst sich in Mineralsäure zu einem gelben Salz mit dreiwertigen Ionen auf. Elementquelle: Es wird durch Reduzierung hergestelltHolmiumfluoridHoF3·2H2O mit Calcium.
Verbindungen
(1)Holmiumoxidist weiß und hat zwei Strukturen: kubisch-raumzentriert und monoklin. Ho2O3 ist das einzige stabile Oxid. Seine chemischen Eigenschaften und Herstellungsverfahren entsprechen denen von Lanthanoxid. Es kann zur Herstellung von Holmiumlampen verwendet werden.
(2)HolmiumnitratMolekularformel: Ho(NO3)3·5H2O; Molekulargewicht: 441,02; Es ist im Allgemeinen schwach gewässerschädigend. Unverdünntes oder größere Mengen des Produkts nicht mit Grundwasser, Gewässern oder Abwassersystemen in Berührung bringen. Das Material nicht ohne behördliche Genehmigung in die Umwelt einleiten.

4.Synthesemethode von Holmium
1. Holmiummetallkann durch Reduktion von wasserfreiemHolmiumtrichlorid or Holmiumtrifluoridmit metallischem Kalzium
2. Nachdem Holmium durch Ionenaustausch oder Lösungsmittelextraktion von anderen Seltenerdelementen getrennt wurde, kann metallisches Holmium durch thermische Reduktion hergestellt werden. Die thermische Reduktion von Seltenerdchlorid mit Lithium unterscheidet sich von der thermischen Reduktion von Seltenerdchlorid mit Calcium. Der Reduktionsprozess findet in der Gasphase statt. Der Lithium-Reduktionsreaktor ist in zwei Heizzonen unterteilt, und Reduktion und Destillation werden in derselben Anlage durchgeführt. WasserfreiHolmiumchloridwird in den oberen Titanreaktortiegel (auch HoCl3-Destillationskammer) gegeben, und das Reduktionsmittel metallisches Lithium wird in den unteren Tiegel gegeben. Anschließend wird der Edelstahlreaktionsbehälter auf 7 Pa evakuiert und erhitzt. Wenn die Temperatur 1000 °C erreicht, wird sie für eine gewisse Zeit gehalten, um dieHoCl3Dampf und Lithiumdampf reagieren vollständig, und die reduzierten festen Holmiumpartikel fallen in den unteren Tiegel. Nach Abschluss der Reduktionsreaktion wird nur der untere Tiegel erhitzt, um LiCl in den oberen Tiegel zu destillieren. Der Reduktionsprozess dauert in der Regel etwa 10 Stunden. Um reineres metallisches Holmium zu erzeugen, sollte das Reduktionsmittel metallisches Lithium zu 99,97 % aus hochreinem Lithium bestehen und doppelt destilliertes wasserfreies HoCl3 verwendet werden.

5. Anwendungen von Holmium

(1) Wird als Zusatz für Metallhalogenidlampen verwendet. Metallhalogenidlampen sind eine Art Gasentladungslampe, die auf Basis von Quecksilberdampflampen entwickelt wurde. Ihr Merkmal ist, dass die Kolben mit verschiedenen Seltenerdhalogeniden gefüllt sind. Hauptsächlich werden Seltenerdiodide verwendet, die bei der Entladung des Gases unterschiedliche Spektralfarben emittieren. Als Arbeitsstoff in Holmiumlampen wird Holmiumiodid verwendet, das eine höhere Konzentration an Metallatomen im Lichtbogenbereich ermöglicht und so die Strahlungseffizienz deutlich verbessert.

(2) Holmium kann als Zusatzstoff für Yttriumeisen oder Yttriumaluminiumgranat verwendet werden;

(3) Holmiumdotierter Yttrium-Aluminium-Granat (Ho:YAG) kann 2-μm-Laser emittieren. Die Absorptionsrate von 2-μm-Lasern im menschlichen Gewebe ist hoch und fast drei Größenordnungen höher als die von Hd:YAG. Daher verbessert der Einsatz von Ho:YAG-Lasern in der Chirurgie nicht nur die Effizienz und Präzision der Operation, sondern reduziert auch den thermischen Schädigungsbereich. Der vom Holmiumkristall erzeugte freie Strahl kann Fett ohne übermäßige Hitzeentwicklung entfernen und so die thermische Schädigung gesunden Gewebes reduzieren. Berichten zufolge werden in den USA Holmiumlaser zur Behandlung von Glaukom eingesetzt, was die Operationsschmerzen für Patienten reduzieren kann. Das Niveau der chinesischen 2-μm-Laserkristalle hat internationales Niveau erreicht, und wir sollten diese Art von Laserkristallen energisch weiterentwickeln und produzieren.

(4) Der magnetostriktiven Legierung kann auch eine kleine Menge Holmium hinzugefügt werden, um das für die Sättigungsmagnetisierung der Legierung erforderliche äußere Feld zu verringern.

(5) Darüber hinaus können mit Holmium dotierte Glasfasern zur Herstellung von Glasfaserlasern, Glasfaserverstärkern, Glasfasersensoren und anderen optischen Kommunikationsgeräten verwendet werden, die bei der heutigen rasanten Entwicklung der Glasfaserkommunikation eine immer wichtigere Rolle spielen werden.

Holmiumlaser Die Anwendung des Holmiumlasers hat die Behandlung von Harnsteinen auf ein neues Niveau gehoben. Der Holmiumlaser hat eine Wellenlänge von 2,1 μm und ist ein gepulster Laser. Er ist der neueste Lasertyp in der Chirurgie. Die erzeugte Energie verdampft das Wasser zwischen dem Ende der Glasfaser und dem Stein, wodurch winzige Kavitationsbläschen entstehen. Diese Energie wird auf den Stein übertragen und zerkleinert ihn zu Pulver. Wasser absorbiert viel Energie und reduziert so die Schädigung des umliegenden Gewebes. Gleichzeitig ist die Eindringtiefe des Holmiumlasers in menschliches Gewebe sehr gering (nur 0,38 mm). Dadurch wird die Schädigung des umliegenden Gewebes beim Zerkleinern von Steinen minimiert und die Sicherheit ist extrem hoch.
Holmium-Laser-Lithotripsie-Technologie: Medizinische Holmium-Laser-Lithotripsie, die sich für harte Nierensteine, Harnleitersteine und Blasensteine eignet, die durch extrakorporale Stoßwellenlithotripsie nicht zertrümmert werden können. Bei der medizinischen Holmium-Laser-Lithotripsie wird die dünne optische Faser des medizinischen Holmium-Lasers mithilfe eines Zystoskops und eines flexiblen Ureteroskops durch Harnröhre und Harnleiter geführt, um die Blasensteine, Harnleitersteine und Nierensteine zu erreichen. Anschließend führt der Urologe den Holmium-Laser, um die Steine zu zertrümmern. Der Vorteil dieser Behandlungsmethode besteht darin, dass sie Harnleitersteine, Blasensteine und die meisten Nierensteine lösen kann. Der Nachteil besteht darin, dass bei einigen Steinen in den oberen und unteren Nierenkelchen eine kleine Menge an Steinen zurückbleibt, da die vom Harnleiter eintretende Holmium-Laserfaser die Steinstelle nicht erreichen kann.
Der Holmiumlaser ist ein neuartiger Lasertyp, der durch einen gepulsten Festkörperlaser aus Laserkristall (Cr:Tm:Ho:YAG) mit Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) als Aktivierungsmedium erzeugt wird und mit Chrom-Sensibilisierungsionen (Cr), Thulium-Energietransferionen (Tm) und Holmium-Aktivierungsionen (Ho) dotiert ist. Er kann in chirurgischen Abteilungen wie der Urologie, HNO, Dermatologie und Gynäkologie eingesetzt werden. Diese Laseroperation ist nicht-invasiv oder minimal-invasiv und der Patient verspürt während der Behandlung nur geringe Schmerzen.

Veröffentlichungszeit: 14. November 2024