彩色蓝宝石的寓意是什么?彩色蓝宝石的寓意有哪些?
本文转自玉雕名家网
在众多宝石的命名中,基本都和颜色离不开关系,譬如红宝石都是红色,祖母绿都是绿色。但只有蓝宝石并不是和名称一样只有蓝色,还包括粉色、绿色、紫色、灰色等等,人们称这些除蓝色以外的蓝宝石为彩色蓝宝石。种种不同的颜色也为蓝宝石赋予了种种美好的寓意,今天我们就来聊聊这些彩色蓝宝石的寓意是什么?彩色蓝宝石的寓意有哪些?
蓝宝石的寓意-玉雕名家
粉红蓝宝石的色彩域从浓彩到淡彩,与红宝石的色彩极为接近,以至于人们称其为“亮粉红蓝宝石”。粉红色蓝宝石的寓意:忠诚的象征,甜美与柔和的气息,常常会与甜甜的恋爱联系在一起。
蓝宝石的寓意-玉雕名家
橙色蓝宝石也因独特的颜色而呈现出异常的美丽,若橙色鲜艳且略带微红,更会成为受欢迎的宝石。橙色蓝宝石的寓意为每一刻的浪漫与美好。
紫色蓝宝石是含钒和铬的蓝宝石变种,具有美丽的紫色、紫红色或紫罗兰色,称紫色蓝宝石。紫色蓝宝石的寓意为神秘、高贵与不失妩媚。
蓝宝石的寓意-玉雕名家
黄色是蓝宝石中比较珍贵的颜色,从淡如雏菊黄到深似金丝雀的黄,无论哪种黄色,都吸引着每颗珠宝爱好者的心。黄色蓝宝石是身份和权利的象征。
绿色蓝宝石拥有一系列丰富的绿色调,特色的光芒与魅力。在所有彩色蓝宝石中,绿色蓝宝石的光泽最好。绿色蓝宝石的寓意为助人镇静舒缓、平和心情。
蓝宝石的寓意-玉雕名家
在各种彩色蓝宝石中最贵重的莫过于斯里兰卡出产的粉橙色蓝宝石—帕德玛刚玉(也称作帕帕拉恰刚玉),这种蓝宝石的寓意即“莲花”之意,代表着圣洁和生命。
以上就是对彩色蓝宝石的寓意的介绍了。了解更多珠宝玉石知识,请持续关注玉雕名家,跟我们的专业珠宝鉴定评估师一起交流经验!还有更多精品玉雕与您共赏。
“金属维生素”——钒
文章转载自“战略性关键金属科普平台”
“金属维生素”——钒
(图源摄图•新视界)
1 认识钒元素
钒先后被两次发现。1801年,墨西哥城的矿物学教授节烈里瓦在钒酸铅矿石中首次发现了这种元素,并将其送到巴黎进一步研究,然而法国化学家推断它是一种被污染的铬矿石。1830年,瑞典化学家塞夫斯特伦在研究瑞典斯马兰矿区的铁矿时,在被酸溶解后的黑色残渣中再次发现了钒。由于其化合物五颜六色,十分漂亮,因此将北欧神话中美丽女神“凡娜迪丝”(Vanadis)的名字赋予了它。
图1 节烈里瓦,左;塞夫斯特伦,右
(图源百度百科)
钒(V)在元素周期表中位于第四周期第五副族,属于第一排过渡族金属。在自然界中具有4种氧化价态(+2、+3、+4、+5),地核中可能为0价。钒是地球上广泛分布的微量元素之一,主要赋存于磁铁矿、磷酸盐岩、含铀砂岩和粉砂岩矿床中。铝土矿、石油、煤、油页岩、石煤和焦油砂等富含有机碳的物质中也呈现较高的含量,但至今尚未发现独立存在的钒矿物。
图2 钒的物理化学性质
2 开辟“钒蓝海”
优异性能多
钒是一种银灰色难熔难挥发的稀有金属。具有刚柔并济的性质,活泼多变的价态,艳丽多彩的光泽。高纯度的钒质地坚硬,无磁性,具有延展性好、不易氧化、质量轻等特性。当它被加入常规金属形成合金时,能显著提高合金的塑性、延展性、柔韧性与强度。
图3 a高纯钒(图源范例网);b水硅钒钙石(图源百度图片);c钒铅矿石(图源花瓣网);d钒钙铀矿(图源百度图片)
应用领域广
钒在钢铁工业、冶金化工、航空航天、国防军工、医药、颜料、玻璃、新能源电池等领域均有重要应用,有“金属维生素”、“化学面包”、“现代工业的味精”之称。
图4 2001-2019年我国钒消费结构变化
(资料来源:中国钢铁工业协会;中国钢研;国家统计局;前瞻产业研究院)
(1)
含钒钢筋
钒在钢铁工业中主要用作合金添加剂,我国90%左右的钒用于钢铁工业。利用加钒对钢材进行微合金化,既能极大地提升产品的强度、韧性、耐高温性、抗腐蚀性,又可以节约钢材消耗量。相较于普通热轧钢筋,含钒钢筋在连铸、加工等方面具有独特优势,具备抗震性能优良、屈强比高、屈服强度波动范围小、延伸率高、弯曲性能好、低时效、易焊接等特性。利用(钒)微合金化将钢筋强度由400兆帕提升到500兆帕,理论上可节约15%~20%的钢筋消耗量。按照我国钢铁行业平均能源消耗与碳排放数据测算,平均每年可节约1.1亿吨以上标准煤消耗、可减少3.7亿吨以上二氧化碳排放,这对于推动钢铁行业碳达峰及降碳具有积极作用。
图5 攀钢含钒钢筋(图源中国钢铁新闻网)
(2)
钒电池
钒电池(全钒氧化还原液流电池)是一种高效储能和高效输出的装置。钒电池储能系统由正负电极、电解液储液罐、离子交换膜组件等几部分构成。通过电解液中钒离子的价态变化产生电流流动,循环使用次数可达5000次至1万次,是锂电池的10倍以上。钒电池的功率大、容量大、效率高、寿命长、响应速度快、可瞬间充电、安全性高、成本低,已成为可再生能源储能、电网调峰、备用电源等领域的首选技术之一,被称为“电力银行”。
图6 全钒液流电池概述图(图源百度百科)
图7 全国产化材料200KW全钒液流电池系统
图8 装有钒电池的集装箱(图源经济日报)
(3)
医疗
钒元素在人体新陈代谢、牙齿发育中至关重要。国内外对钒化合物的研究早期多集中于降糖作用。钒可以促进糖的代谢,促进血红细胞生长。具有良好的类胰岛素作用,可保护胰岛细胞,降低体内血糖含量。
图9 钒细胞中钒的存储机制
图10 1型和2型糖尿病的原因(Chatterjee et al., 2013)
(4)
钒的同位素
钒共有31种同位素,其中天然存在的包括50V(0.25%)和51V(99.75%)两个稳定同位素,其余全部通过人工合成。作为多价态的元素,钒同位素在自然界中存在显著分馏,可以作为地球化学示踪剂来制约高温和低温地质过程的物理化学状态,特别是氧化还原条件的变化。目前中国科学技术大学金属稳定同位素实验室可以进行极高精度的钒同位素组成测试。
① 钒同位素可以鉴别磁铁矿控制的地质过程
磁铁矿是地质过程中广泛出现的暗色矿物,钒在磁铁矿中显著相容。岩浆演化过程中,磁铁矿结晶会优先富集50V,导致残余熔体的V同位素组成变重。
图11 V3+在磁铁矿结构中的赋存状态
(图源北京同步辐射装置科研亮点)
图12 实验测定磁铁矿与含水花岗岩熔体之间的V同位素分馏系数(Sossi et al., 2018)
图13 冰岛Hekla和马里亚纳Anatahan熔岩的V同位素组成(Prytulak et al., 2018)
图14 基拉韦岩浆湖的V同位素组成(Ding et al., 2020)
② 钒同位素可以制约核幔分异过程
钒在地核形成氧逸度范围存在+2和+3价;钒在金属中以0价存在,因此地核形成过程可能产生钒同位素分馏。相应的分馏系数可以通过测量金属和硅酸盐熔体平衡实验中两相的钒同位素组成获得。
图15 深部岩浆洋模型(Wood et al., 2006)
图16 高温高压实验样品的结构(Zhang et al., in prep)
③ 钒同位素在古环境示踪方面有巨大潜力
作为一个氧化还原敏感元素,钒在沉积物中的富集程度随海水氧化还原状态的变化而变化。对现代大洋各类沉积物的钒同位素研究发现,不同氧化状态的沉积环境中,钒的沉积过程伴随的同位素分馏截然不同。因此,V同位素组成可以示踪局部水体甚至是全球海水的氧化还原程度。
图17 氧化还原敏感微量元素与海洋-大气氧化还原演化(Sahoo et al., 2012)
图18 海洋沉积物的钒同位素组成(Wu et al., 2020)
3 了解钒资源
钒是我国重要的战略资源,当前储量位居世界第一
据美国地质调查局(USGS)统计,全球已探明的钒矿总金属储量为2200万吨,主要分布在中国、俄罗斯、澳大利亚、南非、巴西、美国等地,其中我国钒矿总金属储量约为950万吨,居世界第一。
图19 世界主要国家2020年钒储量分布
(数据来源:美国地质调查局Mineral Commodity Summaries, 2021)
中国钒资源分布,主要来自于钒钛磁铁矿及沉积型钒矿资源
(1)
钒钛磁铁矿
由于V3+的离子半径(0.061nm)与Fe3+(0.063nm)相近,因此钒在自然界中以类质同象的形式广泛赋存于含铁矿物中。目前,世界上已探明的钒资源量主要来源于钒钛磁铁矿。我国钒钛磁铁矿主要分布于四川攀西与河北承德地区,矿床规模巨大。张家口、内蒙古赤峰、辽宁省建平等地区也发现多处超贫钒钛磁铁矿矿床或矿点,具有一定的资源开发潜力。
图20 攀枝花钒钛磁铁矿(图源矿道网)
(2)
沉积型钒矿资源
我国特有的一种低品位含钒资源。是指赋存于富有机质(TOC> 5%)和还原硫(TS> 1%)的黑色碳质页岩中,通过沉积成矿作用形成于陆内和大陆边缘的海相缺氧环境下的钒矿床,常与 Ni、Mo、U、P、S、Au、Ag、Ba、PGE 等元素伴生产出。中国沉积型钒矿资源非常丰富,主要分布在陕西、湖南、湖北、贵州等17个省区,形成了塔里木克拉通北缘、扬子克拉通北缘和扬子克拉通东南缘三大沉积型钒矿成矿带。主要成矿时代为寒武纪。矿床规模以中小型为主,大型钒矿较少。矿石品位较低,钒的赋存状态较复杂,选冶成本较高,总体上资源禀赋一般。
图21 南秦岭千家坪钒矿矿体特征。a—条带状钒矿石;b—条带状矿石中夹泥质岩透镜体;c—钒矿层中赋存的磷结核;d—第一岩性段条带状矿石与第二岩性段泥质灰岩接触带(徐林刚等,2022)
据国际钒技术委员会统计,2020年全球钒消耗量为10.3万吨金属钒当量。以目前的消耗速度,全球现有可经济开采钒金属量仅能供人类使用200年。钒钢相关性及基于ARIMA模型的部门需求预测表明,2026年我国钒需求量将达到峰值,届时需求量为11.62万吨,随后维持在10.79万~10.90万吨高位震荡。
图22 2020-2035年我国钒需求趋势预测图
(资料来源:吴晴等,2021)
钒的提取与回收
钒的提取方法主要包括湿法提钒及火法(氧化)提钒。湿法提钒是从含钒钛磁铁矿石中直接提取钒。火法提钒是通过火法冶金得到含钒铁水,再经氧化得到钒渣,富集后成为制造钒铁合金的原料。传统提钒工艺存在成本高、二次污染等缺点。未来应积极推动技术创新,向低成本、绿色化、高回收率的方向发展。
除了钒矿资源,含钒废弃物中也含有多种具有重要经济价值的金属。含钒废弃物种类繁多,包括含钒钢渣、提钒尾渣、失活催化剂以及钒电池失效电解液等。将含钒废弃物作为二次资源回收利用,不仅可以带来不俗的经济、环境效益,对于资源的循环利用也有重要意义。
图23 钢渣尾渣提钒工艺方法
(资料来源:发明专利 CN103614565B)
参考资料
向上滑动阅览
[1]付雪瑞,徐林刚,丁建华,叶会寿,李雷,崔玉宝,门文辉,宁江超.中国沉积型钒矿成矿规律与找矿方向[J].矿床地质,2021,40(06):1160-1181.
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[3]李鹏,向国洪,王勇军,王会芳,刘雷,李克忠.钒的应用研究综述[J].化工管理,2021(01):72-73.
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[5]徐林刚,付雪瑞,叶会寿,郑伟,陈勃,方正龙.南秦岭地区下寒武统黑色页岩赋存的千家坪大型钒矿地球化学特征及成矿环境[J].地学前缘,2022,29(01):160-175.
[6]徐正震,梁精龙,李慧,郭佳明.含钒废弃物中钒的回收研究现状及展望[J].矿产综合利用,2020(03):8-13.
[7]/d/file/gt/2023-10/wriajd2me5t END-
钒元素及其常用检测方法
你知道吗?当谈到地球上的元素时,有些元素备受瞩目,因为它们在科学、工业和技术领域中发挥着关键作用。然而,有一个元素,虽然不像氢、氧或金属那样家喻户晓,但它同样具有令人着迷的特性和潜力。这个神秘的元素就是钒(Vanadium)。
钒是一种过渡金属元素,它的特性让它在多个领域中发挥着关键作用。它的独特性质使其成为材料科学家、工程师和化学家的宝贵工具,同时也让它在环境保护、能源存储和健康领域引起了广泛的兴趣。让我们一起深入探讨这个神奇元素的世界,探寻钒在现代科学和技术中的精彩应用。
钒元素的应用领域钒元素在多个领域中具有广泛的应用,其特性和性质使其成为工业和科学界的重要元素。
1. 钢铁工业: 钒是钢铁工业的重要合金元素之一。它被用于制造高强度和高耐磨性的合金钢,这些钢在建筑、汽车制造、航空航天、桥梁建设和军工等领域中广泛应用。含钒钢能够提供卓越的强度、耐腐蚀性和耐磨性,使其在工程和制造中备受欢迎。
2. 能源存储: 钒电池是一种重要的能源存储技术,被用于储能系统和可再生能源项目。钒电池具有高效的能量储存和释放能力,可以帮助平衡电力供应和需求,尤其是在风能和太阳能等不稳定能源的情况下。这使得钒电池在电网稳定性和可再生能源集成方面具有巨大潜力。
3. 航天和航空: 钒合金在航天和航空领域中用于制造高温、高强度和轻质部件,如发动机、航空器结构和火箭部件。它的能力抵抗极端温度和压力条件使其成为太空探索和航空工程的理想选择。
4. 化工工业: 钒催化剂在化工工业中发挥着关键作用。它们用于生产各种化学品,包括硫酸、硫酸盐、硝酸和聚合物。钒催化剂可以提高反应速率和选择性,降低反应温度和能耗,因此在工业生产中具有经济和环保的优势。
5. 医学应用: 钒化合物在医学中用作药物和诊断试剂的一部分。它们被用于治疗某些疾病,如癌症和心血管疾病,以及制备放射性标记物质用于医学成像。
6. 金属材料: 钒被用于制备高温合金和特殊金属材料,这些材料在极端环境下表现出色,例如核反应堆和高温炉等。
7. 环境保护: 钒氧化物被用作催化剂,用于减少汽车尾气中的有害排放物,如氮氧化物。这有助于改善空气质量并减少环境污染。
钒元素在多个领域中都具有重要作用,从改善材料性能到促进能源存储和环境保护,都有着广泛的应用前景。它的多功能性和独特性质使其成为现代工业和科学的关键组成部分。
钒元素的物理性质钒元素是周期表中的第23号元素,具有一些独特的物理性质。
1. 原子结构: 钒的原子序数为23,其原子结构包括23个电子,分布在不同的能级上。它的电子排布为1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d³ 4s²。这表明钒的电子排布在4s² 3d³,其中3d轨道中的电子数使其成为一个过渡金属元素。
2. 原子质量: 钒的相对原子质量约为50.94克/摩尔。
3. 物态: 钒在常温下为固态,但在高温下可变为液态或气态。其熔点约为1910°C,沸点约为3407°C。
4. 密度: 钒的密度约为6.0克/立方厘米,使其成为相对较重的元素。
5. 磁性: 钒具有磁性,但它的磁性相对较弱。它在室温下通常为铁磁性,但在高温下会转变为顺磁性。
6. 硬度: 钒是一种相对硬度较高的金属,具有良好的抗磨损性。这使得它成为制造高强度合金钢的理想选择。
7. 电导率: 钒是一种良好的电导体,具有较高的电导率。这使得它在电子设备和电路中有一些应用。
8. 颜色: 钒金属的颜色为银白色,具有金属光泽。
9. 化合价: 钒具有多种化合价,最常见的是+2、+3、+4和+5。这使得它能够形成多种不同的化合物,并参与不同化学反应。
钒元素具有一系列独特的物理性质,使其在多个领域中具有广泛的应用,尤其是在钢铁工业、能源存储和材料科学领域。其特性使其成为工程师、科学家和制造商的重要资源。
钒元素的化学性质钒元素具有丰富的化学性质,包括多种化合价状态和反应性。
1. 多种化合价状态: 钒可以表现出多种不同的化合价状态,包括+2、+3、+4和+5。这种多样性使得钒能够与多种不同的元素和化合物发生反应,并形成各种化合物。
2. 氧化性: 钒是一个相对高度氧化的元素,特别是在高温下。它可以与氧气反应形成氧化钒(V2O5),这是一种常见的氧化物,广泛用于化工工业中。
3. 形成酸性化合物: 钒可以形成一系列酸性化合物,如钒酸(H3VO4)和过氧钒酸(H2O2·V2O5)。这些化合物在分析化学和化学反应中具有重要作用。
4. 与氢气的反应: 钒可以与氢气反应形成氢化钒(VH2)。这种化合物在高压下具有超导性,因此在材料科学中受到关注。
5. 与非金属元素的反应: 钒与非金属元素如氮、硫和碳发生反应,形成相应的化合物。例如,它可以形成氮化钒(VN)和碳化钒(VC),这些化合物在材料科学和工业应用中具有重要作用。
6. 催化性质: 钒催化剂在许多化学反应中发挥关键作用。它们用于生产硫酸、硝酸、石油炼制和其他工业过程中,可以提高反应速率和选择性。
7. 形成合金: 钒通常与其他金属元素合金化,形成钒合金。这些合金具有独特的物理和化学性质,常用于特殊应用,如高温合金和抗腐蚀合金。
钒元素的化学性质使其在多个领域中具有广泛的应用,包括钢铁工业、化工工业、材料科学、催化反应和能源存储等领域。它的多种化合价状态和反应性使得它在不同化学环境中都具有多样性,并且在各种化学反应中发挥着重要作用。
钒元素的生物特性钒元素在生物体内并不是一种必需元素,因此它的生物特性相对较少研究。然而,一些研究表明钒在人体内可能具有一些生物活性和生物效应。以下是钒元素的生物特性的详细介绍:
1. 微量元素: 钒在人体中存在于微量水平,通常浓度非常低,约为0.01微克/克体重。尽管浓度很低,但钒仍然是人体内的微量元素之一。
2. 可能的生理作用: 钒在人体内的确发挥了一些生理作用,尤其是与糖代谢和骨骼健康有关。一些研究表明,钒可能有助于调节血糖水平,降低血压和改善血脂水平。此外,钒还可能有助于维持骨骼和牙齿的健康,以及促进造血功能。
3. 降糖作用: 钒在糖代谢中可能发挥重要作用。研究表明,钒可以模拟胰岛素的作用,帮助降低血糖水平。它被认为可能通过增加胰岛素受体敏感性或促进葡萄糖的利用来实现这一效应。
4. 免疫系统: 一些研究还提到钒可能对免疫系统产生一定的影响,增强机体的免疫功能。但这方面的研究还相对有限,需要更多的研究来确认其具体作用。
5. 毒性: 尽管钒在微量水平下对人体具有一些潜在益处,但高剂量的钒可以对人体造成毒性影响。摄入过多的钒可能导致消化道不适、神经系统问题和其他健康问题。
需要注意的是,尽管一些初步研究表明钒在人体内可能具有一些生物活性,但关于其生物作用的了解仍然有限。因此,目前尚不能确定钒是否应被视为人体必需的微量元素。研究人员需要进一步深入研究来确定钒对人体健康的确切作用和需求。此外,人们应谨慎摄入钒的高剂量,以避免潜在的毒性影响。
钒元素的自然分布钒元素在自然界中的分布是相对广泛的,它主要以化合物的形式存在,而不是以纯钒的形式存在。
1. 地壳中的分布: 钒是地壳中的一种相对常见的元素,其平均含量约为50毫克/千克,属于地壳中的中等丰度元素。它主要分布在基性和超基性岩浆岩、硅质岩和一些沉积岩中。硫化钒(VS4)和绿硫钒矿(VS2或V2S4)是一些常见的含钒矿物。
2. 岩石和矿物: 钒主要以硫化物、氧化物、硫酸盐和其他化合物的形式存在于地壳中。例如,钒可以在磁铁矿中以1-2%的含量存在,而钒钛磁铁矿也富含钒。
3. 土壤中的分布: 钒在土壤中的分布与地壳中的分布相一致,通常与铁的含量密切相关。它主要以固体形式存在,与土壤矿物相结合,而不是以溶解态存在。
4. 水体中的分布: 钒在自然水体中的浓度相对较低,通常以微量元素的形式存在。它可以从岩石和土壤中溶解到地下水和地表水中。
5. 植物和生物体中的含量: 钒在植物体内以微量元素的形式存在,通常含量很低。植物通常通过根部吸收土壤中的微量元素。
需要注意的是,尽管钒在自然界中广泛分布,但它通常以微量元素的形式存在,对大多数生物体来说并不是必需元素。钒的生物地球化学效应相对较少研究,对其在生态系统中的确切作用和循环机制仍有待深入研究。不过,一些研究表明,某些微生物和植物可能能够在特定环境条件下富集钒,这可能与其特殊的生物地球化学过程有关。
钒元素的开采提取及冶炼钒元素的开采和提炼过程涉及多个步骤,通常依赖于钒矿石的种类和质量。
1. 矿石开采: 钒主要存在于一些特定的矿石中,如磁铁矿、钒钛磁铁矿、绿硫钒矿等。开采过程通常涉及以下步骤:
勘探: 确定矿床的位置和储量。
采矿: 利用爆炸、钻探和装载设备将矿石从矿床中开采出来。
矿石破碎: 将原矿石破碎成较小的块状以便后续处理。
2. 矿石预处理: 开采后的矿石通常需要经过预处理步骤,以去除杂质和浓缩钒的含量。这包括以下过程:
矿石磨碎: 矿石被研磨成更小的颗粒。
浮选: 利用气泡将含有钒的矿物分离出来,通常与硫化钒一起浮出。
3. 钒的提取: 钒的提取通常通过不同的冶炼或提炼工艺来实现,具体方法取决于矿石类型和质量,以下是一些常见的提取方法:
高炉冶炼: 如果矿石富含铁,可以将其送入高炉中进行冶炼。在高炉中,铁和钒被分离,产生含有钒的铁合金。之后,这种铁合金可以进一步处理以提取钒。
氧化-碱法: 一些矿石需要经过氧化和碱性浸出的过程来提取钒。这个过程通常涉及将矿石暴露在氧气或空气中,然后使用碱性溶液进行浸出。
盐酸浸出: 对于一些含钒矿石,可以使用盐酸进行浸出。这个过程可以将钒从矿石中溶解出来,形成钒的氯化物。
4. 钒的精炼: 从提取过程中得到的钒通常需要经过进一步的精炼步骤,以获得高纯度的钒产品。这包括真空蒸馏、气体还原、溶解电解等方法。
5. 制备钒化合物: 钒通常以氧化钒(V2O5)或其他化合物的形式销售。因此,得到的高纯度钒可以用于制备这些化合物,用于各种应用,如合金制备、化学工业和电池制造。
需要注意的是,钒的开采和提炼过程因矿石类型和工艺选择而有所不同。不同类型的钒矿石可能需要不同的处理方法,而提取和精炼的步骤也可能有所变化。因此,具体的工艺流程可能会因项目和矿床的特定要求而有所不同。
钒元素的检测方法钒元素的常用检测方法主要包括原子吸收光谱法(AAS)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、X射线荧光光谱法(XRF)等。
1. 原子吸收光谱法(AAS):AAS是一种常用的定量分析方法,适用于测定溶液中的钒含量。该方法基于样品中目标元素吸收特定波长的光线时的吸收现象。首先,通过气体燃烧、高温干燥等预处理步骤将样品转化为可测量的形式。然后,向样品中通入与目标元素波长相对应的光线,测量样品吸收的光强度,并与已知浓度的钒标准溶液进行比较来计算样品中钒的含量。
2. 电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS):ICP-MS是一种高灵敏度的分析技术,适用于测定液体和固体样品中的钒含量。该方法将样品转化为带电粒子,然后使用质谱仪进行质量分析。ICP-MS具有广泛的检测范围和高分辨率,可以同时测定多个元素的含量。对于钒元素的检测,ICP-MS能够提供非常低的检测限和较高的准确性。
3. X射线荧光光谱法(XRF):XRF是一种非破坏性的分析方法,适用于固体和液体样品中的钒含量测定。该方法通过照射样品表面产生的X射线,测量样品中荧光光谱的特征峰强度来确定其中的元素含量。XRF具有速度快、操作简便的优点,并且能够同时测定多个元素。然而,XRF在低含量钒的分析中可能受到干扰而导致误差较大。
电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES):电感耦合等离子体发射光谱法是一种高灵敏度和高选择性的分析方法,广泛用于多元素分析。它通过将样品雾化并形成等离子体,在光谱仪器中测定铌元素发射的特定波长和强度。除了以上方法,还有其他常用的钒元素检测方法,包括电化学法、分光光度法等。选择合适的检测方法取决于样品性质、所需测定范围和检测精度等因素,并且常常需要校准标准品进行质量控制,确保测定结果的准确性和可靠性。
钒原子吸收法具体应用在元素测量中,原子吸收法具有较高的准确性和灵敏度,为研究元素的化学性质、化合物组成以及含量提供了有效的手段。
接下来,我们使用原子吸收法来测量钒元素的含量。具体的步骤如下:
制备待测样品。将需要测量的样品制备成溶液,一般需要使用混酸进行消解,以便于后续的测量。
选择合适的原子吸收光谱仪。根据待测样品的性质和需要测量的钒元素含量范围,选择合适的原子吸收光谱仪。
调整原子吸收光谱仪的参数。根据待测元素和仪器型号,调整原子吸收光谱仪的参数,包括光源、原子化器、检测器等。
测量钒元素的吸光度。将待测样品放入原子化器中,通过光源发射特定波长的光辐射,待测钒元素会吸收这些光辐射,产生能级跃迁。通过检测器测量钒元素的吸光度。
计算钒元素的含量。根据吸光度和标准曲线,计算出钒元素的含量。
以下是一款仪器测量钒元素用到的具体参数。
钒(V)
标准物:金属钒粒(99.99%)。
方法:准确称取1.000g 金属钒,溶于40mL浓HNO3中,用水稀释至1L,此溶液中V的浓度为1000μg/mL。避光保存于聚乙烯瓶中。
分析参数:
波长(nm) 318.4
光谱带宽(nm) 0.4
滤波系数 0.6
推荐灯电流(mA) 6
负高压(v) 293.5
燃烧头高度(mm) 8
积分时间(S) 3
空气压力及流量(MP,mL/min) 0.25,6000
笑气压力及流量(MP,mL/min) 0.22,5500
乙炔压力及流量(MP,mL/min) 0.1,5500
线性相关系数 0.99
特征浓度(μg/mL) 0.74
RSD(A在0.1~0.3) 0.61
计算方式 连续法
溶液酸度 0.5% HNO3
测了表格:
序号 | 测量对象 | 样品编号 | Abs | 浓度 | SD | RSD[%] |
1 | 标准样品 | V1 | -0.000 | 0.0000 | 0.0005 | -155.0124 |
2 | 标准样品 | V2 | 0.089 | 10.0000 | 0.0004 | 0.5007 |
3 | 标准样品 | V3 | 0.157 | 20.0000 | 0.0019 | 1.1921 |
4 | 标准样品 | V4 | 0.210 | 30.0000 | 0.0013 | 0.6159 |
5 | 标准样品 | V5 | 0.260 | 40.0000 | 0.0020 | 0.7753 |
6 | 标准样品 | V6 | 0.303 | 50.0000 | 0.0027 | 0.9003 |
校准曲线:
干扰:
文件报道的一些干扰,可加入Al盐使Al3+终浓度达2000μg/mL来克服。V的校准曲线即使在低浓度也成抛物线。
注意随时刮去燃烧头上的积炭。
实际工作中需要根据现场具体需要选择适合的测量方法。这些方法在实验室和工业中广泛应用于钒元素的分析和检测。
化学元素的命名
化学元素的发现将会越来越多,为了更方便地加以利用,发现者分别为它们起了独一无二的名字,在元素周期表中各具特色。
每个化学元素的名字都有一定的含义,有的是为纪念发现地点,有的是为纪念某个科学家,有的是表示元素的特性。
元素周期表
例如,“铕(Eu,原子序数63)”的原意是“欧洲”,因为它是在欧洲发现的。“镅(Am,原子序数95)”的原意是“美洲”,因为它是在美洲发现的。为了纪念某位科学家的化学元素名称也很多,如“钔”是为了纪念化学元素周期律的发现者门捷列夫;“锔(Cm,原子序数96)”是为了纪念居里夫妇;“锘(No,原子序数102)”是为了纪念瑞典科学家诺贝尔等。
实物元素周期表
为了表现元素某一特性而命名(拉丁文原意对应了元素的特征颜色)的例子更多,例如碘(I,原子序数53)(单质为紫色)、铯(Cs,原子序数55)(焰色为天蓝)、铷(Rb,原子序数37)(焰色为暗红)、铊(Tl,原子序数81)(焰色为绿色)等等,氯(Cl,原子序数17)的单质是黄绿色气体,氯就来源于绿色;溴(Br,原子序数35)有强烈的刺激性气味,溴的原意就是恶臭;氢(H,原子序数1)是水的生成者,且在所有气体中密度是最小的,叫它氢最恰当不过了。
碘单质
有一些化学元素是以神来命名的,例如铌(Nb,原子序数41)和钽(Ta,原子序数73)的命名。传说希腊神坦塔拉斯因为泄漏天机,被罚站在湖中,湖水淹齐了他的下巴,可是,当坦塔拉斯口渴想喝水时,湖水立即退了下去,他把头再抬起来,湖水又上来了。坦塔拉斯有一个女儿,叫尼奥波,她也是一位希腊女神。他们父女关系密切,相依为命,而且性格也很相似。化学元素钽性质很稳定,把它浸在酸里,丝毫不受腐蚀,如同坦塔拉斯浸在湖水中却喝不到湖水一样,人们就以坦塔拉斯作为钽的名称。铌和钽性质非常相似,而且经常在一起出现,犹如坦塔拉斯和尼奥波父女俩一样,这样,尼奥波就作铌的名称。在元素家族中,还有钛(Ti,原子序数22)、钍(Th,原子序数90)分别是用泰坦神、雷神土尔命名的。
铊的焰色
到19世纪初,随着越来越多的化学元素的发现和各国间科学文化交流的日益扩大,化学家们开始意识到有必要统一化学元素的名称。瑞典化学家贝齐里乌斯首先提出,用欧洲各国通用的拉丁文来统一元素,从此改变了元素命名上的混乱。在把这些拉丁文名称翻译成中文时,也有多种做法。有沿用古代已有的名称,也有借用古字,而最多的则是另创新字。
在这些大量新造汉字中,大致又可分为谐声造字和会意造字两种方法。以地名命名的元素不少,约占了总数的近1/4。这些元素的中文名称基本上都是从拉丁文名称的第一或第二音节音译而来,采用的是谐声造字法。如:锶(Sr,原子序数38),拉丁文意为“思特朗提安”,为苏格兰地名;铪(Hf,原子序数72),拉丁文意是“哈夫尼亚”,为哥本哈根古称;铼(Re,原子序数75),拉丁文意是“莱茵”,欧洲著名的河流。有个别元素的中文名称是借用古汉字的,如87号素元钫(Fr),拉丁文意是“法兰西”,音译成钫,而“钫”在古代原是指盛酒浆或粮食的青铜盛器。以人名命名的元素,中文名称也多取音译后谐声造字的方法。如:钐(Sm,原子序数62),拉丁文意是“杉马尔斯基”,俄国矿物学家;铹(Lr,原子序数103),拉丁文意是“劳伦斯”,回旋加速器发明人。
以神名命名的谐声造字如:钒,拉丁文意是“凡纳迪丝“,希腊神话中的女神;钷(Pm,原子序数61),拉丁文意是“普罗米修斯”,即希腊神话中那位偷火种的英谁;钯(Pb,原子序数46),拉丁文意是“巴拉斯”,希腊神话中的智慧女神。以星宿命名的这类元素中文名称均是谐声造字的新字。如碲(Te,原子序数52),拉丁文意是“地球”;硒(Se,原子序数34),拉丁文意是“月亮”;氦(He,原子序数2),拉丁文意是“太阳”;铈(Ce,原子序数58),拉丁文意是“谷神星”;铀(U,原子序数92),拉丁文意是“天王星”;镎(Np,原子序数93),拉丁文意是“海王星”;钚(Pu,原子序数94),拉丁文意是“冥王星”。其中的铀、镎、钚分别是92、93、94号元素,在周期表中紧挨在一起。
以元素特性命名的是最多的一类,命名时或是根据元素的外观特性,或是根据元素的光谱线颜色,或是根据元素某一化合物的性质。如:金(Au,原子序数79),拉丁文意是“灿烂”;银,拉丁文意是“明亮”;锡(Sn,原子序数50),拉丁文意是“坚硬”;硫(S,原子序数16),拉丁文意是“鲜黄色”﹔硼(B,原子序数5),拉丁文意是“焊剂”。借用古字如:镤(Pa,原子序数91),拉丁文意是“最初的锕”,而镤在古汉语中指未经炼制的铜铁。铍(Be,原子序数4),拉丁文意是“甜”,而铍在古汉语中指两刃小刀或长矛。铬(Cr,原子序数24),拉丁文意是“颜色”,而铬在古汉语中指兵器或剃发。钴(Co,原子序数27),拉丁文意是“妖魔”,而钴在古汉语中指熨斗。镉(Cd,原子序数48)。拉丁文意是一种含镉矿物的名称,而镉在古汉语中指一种圆口三足的炊器。铋(Bi,原子序数83),拉丁文意是“白色物质”,而铋在古汉语中指矛柄。另有一个元素“磷(P,原子序数15)”,拉丁文意是“发光物”,现因规定固体非金属须有“石”旁,遂用“磷”,而磷在古汉语中则是用来形容玉石色泽的。以上这类字的古义现在基本不用。
谐声造字如:铷,拉丁文意是“暗红”,是其光谱线的颜色;锌(Zn,原子序数30),拉丁文意是“白色薄层”;镭(Ra,原子序数88),拉丁文意是“射线”;氩(Ar,原子序数18),拉丁文意是“不活泼”。我国化学新字的造字原则是“以谐声为主,会意次之”。这类字数比起谐声一类要少得多。如:氮,拉丁文意是“不能维持生命”。我国曾译作“淡气”,意为冲淡空气,后以“炎”入“气”成“氮”。氯,拉丁文意是“绿色”,我国曾译作“绿气”,意谓“绿色的气体”,后以“录”人“气”成“氯”。氧,拉丁文意是“酸之源”,意谓可以养人,中文名称氧,还得力于氧能支持燃烧和供给呼吸,是“养生之气”。以来源命名的化学元素也有很多,它们往往表示元素最初是从什么物质里分离出来的。锂(Li,原子序数3)、钠(Na,原子序数11)、钾(K,原子序数19)三种金属分别从岩石、苏打和草木灰里发现。例如钾,拉丁文意指海草灰中的一种碱性物质,我国因其在当时已经发现的金属中性质最为活泼,故以“甲”旁“金”而成“钾”。钨(W,原子序数74),拉丁文意是“狼沫”,我国因其矿石呈乌黑色,遂以“乌”合“金”而成“钨”。碳(C,原子序6),拉丁文意是“煤”,因我国古时称煤为“炭”,遂造为“碳”。也有些元素开始曾用谐声造字,后又转为会意造字的。如:硅(Si,原子序数14),拉丁文意是“石头”,我国在很长的一段时间内曾从拉丁文音译,谐声造为“矽”。后因“矽”与“锡”同音,多有不便,遂改为“硅”,取“圭”音。因古时,圭指玉石,即是硅的化合物。
人们发现化学元素之后,就用各种不同的方式给它命名。1977年8月,国际化学会无机化学分会为此作出了一项决定,从104号元素起,以后的各种元素都不再以人名、国名、神名等来命名,均采用新元素的序号数的拉丁文数词缩写来命名,以加强元素命名的规范性。每个化学元素名称的背后都有一个有趣的故事,在欣赏这些故事的时候,这些化学元素也轻松地记入脑海了。
——转载于《精彩化学》