第105章说明文(67)
在广阔无垠的化学元素周期表中,有一位不显眼却极富魅力的成员——钬。它或许没有钯的华丽光泽,没有铂的普遍认知,但它却有着自己独特的性质和广泛的应用。今天,就让我来为大家详细介绍一下这位元素中的佼佼者——钬。
首先,了解钬,我们得从它的基本属性说起。钬,化学符号为ho,属于镧系元素,原子序数为67,原子量约为164.9。它的名称来源于德国语“holmium”,意为“斯堪的纳维亚神话中的矿物之神”,这一命名既体现了对发现钬元素的德国科学家的敬意,也寓意着钬在矿物学领域的重要地位。
中文名
钬
外文名
holmium
化学式
ho
cas登录号
7440-60-0
熔点
1461c
沸点
2600c
密度
8.79g/cm3
外观
银白色金属
应用
材料学、医学
原子序数
61
原子量
164.930
外围电子排布
[xe]4f116s2
研究简史:1842年,瑞典化学家莫桑德尔(mosander)从钇土中分离出铒土和铽土后,不少化学家利用光谱分析鉴定,确定它们不是纯净的一种元素的氧化物,这就鼓励了化学家们继续去分离它们。
1878年,索里特(j.l.soret)从铒土的光谱中发现钬。
1879年,瑞典化学家佩尔·特奥多·克里夫(perteodorcleve)从氧化铒矿物中分离出钬并进行了确定。克里夫根据其出生地斯托克霍姆(stockholm)的拉丁文名字“holmia”命名了该元素。
1886年,布瓦博德朗又从钬中分离出了另一元素,但钬的名称被保留了。
分布情况:钬在地壳中的含量为1.15x10-4%,是稀土元素中含量最少的元素之一。钛和其他稀土元素一起存在于独居石和许多稀土矿中,在独居石中的含量约为0.05%,钛也存在于核裂变产物(见裂变化学)中。钬在自然界中的稳定同位素为钬165。此外,钬在硅铍钇矿、磷钇矿、黑稀金矿、褐钇铌矿和氟碳铈镧矿等中也有微量存在。其中,独居石矿主要分布于中国、澳大利亚、印度、巴西、刚果、南非、美国和俄罗斯,硅铍钇矿主要分布于瑞典、挪威、美国,磷钇矿主要分布于中国、澳大利亚、挪威和巴西,黑稀金矿主要分布于澳大利亚和美国。
安全措施
环境危害
虽然早先的证据表明钬的毒性似乎有限,但事实上钬的所有化合物都有剧毒。金属钬的粉末有引起火灾和爆炸的危险
储存运输
储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与氧化剂、酸类、卤素等分开存放,切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
毒理资料
细胞毒性
硝酸钬的毒性在细胞和亚细胞水平上很容易被检测。有研究表明,当用浓度高于4毫克/升硝酸钬处理蚕豆根尖时,能引起根尖质地变硬、颜色变黑、生长减慢、细胞分裂指数下降等现象,而且随着剂量的增加或染毒时间的延长,根尖细胞受损伤的程度呈加重趋势。在动物的体内试验中也出现了类似的结果,另外,在显微镜下还可观察到淋巴细胞核凝缩、深染、碎裂、染色质边集、外突、内陷等异常现象,而且伴随着剂量的增加核异常的程度和比例呈现上升趋势。所有这些表明,硝酸钬对细胞具有一定的毒性作用。
屈艾等人利用微核技术对经过硝酸钬处理的蚕豆根尖细胞进行研究表明,随着硝酸钬浓度的递增,微核率、染色体畸变率逐步上升并具有明显的剂量一效应关系,显示了钬具有一定的遗传毒性。对小鼠的研究也得到了类似的结果,硝酸钬对染色体在一定程度上造成了损伤。可见,钬及其化合物在染色体水平上确实可以诱发畸变,起到了染色体毒剂的作用。
钬离子具有诱导蚕豆根尖细胞dna断裂作用,对dna确有明显的毒性作用,并且损伤程度的高低与处理剂量、时间相关。
生物毒性
动物的实验发现,在一定剂量作用下硝酸钬具有提高超氧化物歧化酶(sod)、过氧化物酶(pod)、过氧化氢酶(cat)的活性,可以清除多余的超氧阴离子自由基(of)及抑制脂质过氧化。低剂量的钬可以减少自由基对生物大分子和细胞的氧化损伤,但高剂量的钬却使抗氧化酶活性下降,从而使自由基在机体内积累,破坏了细胞结构和功能,导致突变发生,说明钬在高剂量下又具有一定的致突变作用。
钬的最显著特点就是它的磁性。它是一种强磁性元素,具有极高的磁矩,这使得它在磁性材料的制造中具有独特的应用价值。当其他元素都在追求提高磁性材料的磁导率时,钬以其强大的磁矩脱颖而出,成为关键的组成部分。比如,在磁性记录材料中,钬可以增强磁性,提高数据的存储密度和读取速度;在磁共振成像(mri)技术中,钬的强磁性则能够帮助医生清晰地观察人体内部的结构,实现无创伤诊断。
除了磁性,钬还具有其他一些有趣的性质。它的密度较大,为8.8g/cm³,这使得它在一些高精度仪器的制造中有着不可替代的作用。此外,钬的熔点非常高,达到了1529c,这意味着它可以在极端高温环境下保持稳定性,因此在高温材料领域也有着广泛的应用。
在实际应用中,钬的多样性和可塑性尤为突出。由于其磁性和耐高温性,钬可以被制成各种形态的材料,如粉末、片状、棒状等,以满足不同领域的需求。例如,在激光技术中,钬掺杂的晶体激光器具有高效、稳定的激光输出,被广泛应用于医疗、科学研究和工业加工等领域;在光学领域,钬的光学玻璃可以用于制造高质量的光学元件,如棱镜、滤光片等。
当然,钬的应用远不止于此。它还可以用于制造超声波探头、磁体、电子器件等多种产品,甚至在生物医学领域也有着潜在的应用价值。例如,钬离子在体内具有较强的光敏性,可以被用于治疗某些疾病,而钬掺杂的生物陶瓷则可以用于修复受损的骨骼组织。
然而,尽管钬具有如此丰富的应用前景,但它的开发和利用也面临着一些挑战。比如,由于钬的产量较少,价格较高,因此在一些大规模应用领域还存在一定的限制;同时,钬的磁性和其他性质也需要在实际应用中进行进一步的优化和控制,以确保产品的性能和稳定性。
综上所述,钬作为化学元素周期表中的一个成员,虽然不像一些常见元素那样备受瞩目,但它却以其独特的磁性和多样化的应用价值,赢得了化学界和工业界的广泛关注。随着科技的进步和应用需求的不断增加,相信钬的潜力将会得到更充分的发挥,为人类的发展和进步贡献出更多的力量。而我们,也应该不断深入了解和研究这一神奇的元素,探索它更多的秘密和可能。让我们一起期待钬在未来的更加广阔的舞台上绽放出更加耀眼的光芒吧!