SCandium, na may elemento na simbolo ng SC at bilang ng atomic na 21, ay madaling natutunaw sa tubig, maaaring makipag -ugnay sa mainit na tubig, at madaling madidilim sa hangin. Ang pangunahing valence nito ay+3. Madalas itong halo -halong may gadolinium, erbium, at iba pang mga elemento, na may mababang ani at isang nilalaman na humigit -kumulang na 0.0005% sa crust. Ang Scandium ay madalas na ginagamit upang gumawa ng mga espesyal na baso at magaan na haluang metal na may mataas na temperatura.
Sa kasalukuyan, ang napatunayan na reserba ng Scandium sa mundo ay 2 milyong tonelada lamang, 90 ~ 95% na kung saan ay nakapaloob sa bauxite, phosphorite at iron titanium ores, at isang maliit na bahagi sa uranium, thorium, tungsten at bihirang lupa ores, pangunahing ipinamamahagi sa Russia, China, Tajikistan, Madagascar, Norway at iba pang mga bansa. Ang China ay mayaman sa mga mapagkukunan ng Scandium, na may malaking reserbang mineral na may kaugnayan sa Scandium. Ayon sa hindi kumpletong istatistika, ang mga reserba ng Scandium sa China ay tungkol sa 600000 tonelada, na nakapaloob sa mga deposito ng bauxite at posporiko, bihirang mga deposito ng lupa sa timog China, bayan obo na bihirang bakal na bakal na deposito sa panloob na mongolia, at panzhihua vanadium titanium magnetit deposit sa Sichuan.
Dahil sa kakulangan ng Scandium, ang presyo ng Scandium ay napakataas din, at sa rurok nito, ang presyo ng Scandium ay napalaki ng 10 beses na ang presyo ng ginto. Bagaman bumagsak ang presyo ng Scandium, apat na beses pa ring presyo ng ginto!
Pagtuklas ng kasaysayan
Noong 1869, napansin ni Mendeleev ang isang puwang sa atomic mass sa pagitan ng calcium (40) at titanium (48), at hinulaan na mayroon ding isang hindi natuklasang intermediate na elemento ng atomic mass dito. Inihula niya na ang oxide nito ay x ₂ o Å. Ang Scandium ay natuklasan noong 1879 ni Lars Frederik Nilson ng Uppsala University sa Sweden. Kinuha niya ito mula sa itim na bihirang gintong minahan, isang kumplikadong mineral na naglalaman ng 8 uri ng mga metal oxides. Kinuha niyaErbium (III) Oxidemula sa itim na bihirang gintong mineral, at nakuhaYtterbium (iii) oxideMula sa oxide na ito, at may isa pang oxide ng mas magaan na elemento, na ang spectrum ay nagpapakita na ito ay isang hindi kilalang metal. Ito ang metal na hinulaang ni Mendeleev, na ang oxide aySc₂o₃. Ang scandium metal mismo ay ginawa mula saScandium chloridesa pamamagitan ng pagtunaw ng electrolytic noong 1937.
Mendeleev
Pagsasaayos ng elektron
Pag -configure ng elektron: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D1
Ang Scandium ay isang malambot, pilak na puting paglipat ng metal na may natutunaw na punto ng 1541 ℃ at isang punto ng kumukulo na 2831 ℃.
Para sa isang malaking panahon pagkatapos ng pagtuklas nito, ang paggamit ng Scandium ay hindi ipinakita dahil sa kahirapan sa paggawa. Sa pagtaas ng pagpapabuti ng mga bihirang pamamaraan ng paghihiwalay ng elemento ng Earth, mayroon na ngayong isang mature na daloy ng proseso para sa paglilinis ng mga compound ng scandium. Dahil ang scandium ay hindi gaanong alkalina kaysa sa yttrium at lanthanide, ang hydroxide ay ang mahina, kaya ang bihirang elemento ng elemento ng mineral na naglalaman ng scandium ay hihiwalay mula sa bihirang elemento ng lupa sa pamamagitan ng "hakbang na pag -ulan" na pamamaraan kapag ang scandium (III) hydroxide ay ginagamot ng ammonia pagkatapos mailipat sa solusyon. Ang iba pang pamamaraan ay upang paghiwalayin ang scandium nitrate sa pamamagitan ng polar decomposition ng nitrate. Dahil ang Scandium nitrate ay ang pinakamadali upang mabulok, ang Scandium ay maaaring paghiwalayin. Bilang karagdagan, ang komprehensibong pagbawi ng kasamang scandium mula sa uranium, thorium, tungsten, lata at iba pang mga deposito ng mineral ay isang mahalagang mapagkukunan din ng scandium.
Matapos makuha ang isang purong compound ng Scandium, na -convert ito sa SCCL Å at natunaw ang CO kasama ang KCl at LICL. Ang tinunaw na sink ay ginagamit bilang katod para sa electrolysis, na nagiging sanhi ng scandium na umuusbong sa zinc electrode. Pagkatapos, ang sink ay evaporated upang makakuha ng metal na scandium. Ito ay isang magaan na pilak na puting metal na may napaka -aktibong mga katangian ng kemikal, na maaaring gumanti sa mainit na tubig upang makabuo ng hydrogen gas. Kaya ang metal scandium na nakikita mo sa larawan ay selyadong sa isang bote at protektado ng argon gas, kung hindi man ang Scandium ay mabilis na bumubuo ng isang madilim na dilaw o kulay -abo na layer ng oxide, nawawala ang makintab na metal na kinang.
Mga Aplikasyon
Industriya ng pag -iilaw
Ang mga gamit ng Scandium ay puro sa napakaliwanag na mga direksyon, at hindi ito isang pagmamalabis na tawagan itong Anak ng Liwanag. Ang unang magic armas ng Scandium ay tinatawag na Scandium sodium lamp, na maaaring magamit upang magdala ng ilaw sa libu -libong mga sambahayan. Ito ay isang metal halide electric light: ang bombilya ay puno ng sodium iodide at scandium triiodide, at ang scandium at sodium foil ay idinagdag nang sabay. Sa panahon ng high-boltahe na paglabas, ang mga ion ng scandium at sodium ion ayon sa pagkakabanggit ay naglalabas ng ilaw ng kanilang mga katangian ng paglabas ng katangian. Ang mga parang multo na linya ng sodium ay 589.0 at 589.6 nm, dalawang sikat na dilaw na ilaw, habang ang mga parang multo na linya ng Scandium ay 361.3 ~ 424.7 nm, isang serye ng malapit sa ultraviolet at asul na paglabas ng ilaw. Dahil umaakma sila sa bawat isa, ang pangkalahatang kulay ng ilaw na ginawa ay puting ilaw. Ito ay tiyak dahil ang mga lampara ng sodium ng Scandium ay may mga katangian ng mataas na maliwanag na kahusayan, mahusay na ilaw na kulay, pag -save ng kuryente, mahabang buhay ng serbisyo, at malakas na kakayahan ng pagsira ng hamog na maaari silang malawakang ginagamit para sa mga camera sa telebisyon, mga parisukat, mga lugar ng palakasan, at pag -iilaw ng kalsada, at kilala bilang mga pinagkukunan ng ikatlong henerasyon. Sa Tsina, ang ganitong uri ng lampara ay unti -unting na -promote bilang isang bagong teknolohiya, habang sa ilang mga binuo na bansa, ang ganitong uri ng lampara ay malawakang ginagamit nang maaga noong unang bahagi ng 1980s.
Ang pangalawang magic armas ng Scandium ay ang mga solar photovoltaic cells, na maaaring mangolekta ng ilaw na nakakalat sa lupa at gawing kuryente upang himukin ang lipunan ng tao. Ang Scandium ay ang pinakamahusay na hadlang metal sa metal insulator semiconductor silikon solar cells at solar cells.
Ang pangatlong magic armas na ito ay tinatawag na γ isang mapagkukunan ng sinag, ang magic armas na ito ay maaaring lumiwanag nang maliwanag sa sarili nitong, ngunit ang ganitong uri ng ilaw ay hindi matatanggap ng hubad na mata, ito ay isang daloy ng high-energy photon. Karaniwan naming kinukuha ang 45SC mula sa mga mineral, na kung saan ay ang tanging natural na isotopes ng Scandium. Ang bawat 45SC nucleus ay naglalaman ng 21 proton at 24 neutrons. Ang 46SC, isang artipisyal na radioactive isotope, ay maaaring magamit bilang mga mapagkukunan ng radiation o mga atom ng tracer ay maaari ding magamit para sa radiotherapy ng mga nakamamatay na bukol. Mayroon ding mga application tulad ng Yttrium Gallium Scandium Garnet Laser,Scandium fluorideGlass infrared optical fiber, at scandium coated cathode ray tube sa telebisyon. Tila ipinanganak ang Scandium na may ningning.
Alloy Industry
Ang Scandium sa elemental na form nito ay malawakang ginagamit para sa doping aluminyo alloys. Hangga't ang ilang libu -libong mga Scandium ay idinagdag sa aluminyo, isang bagong yugto ng AL3SC ang bubuo, na gagampanan ng isang papel na metamorphism sa haluang metal na aluminyo at gawin ang istraktura at mga katangian ng pagbabago ng haluang metal. Ang pagdaragdag ng 0.2% ~ 0.4% SC (na kung saan ay talagang katulad ng proporsyon ng pagdaragdag ng asin upang pukawin ang mga pritong gulay sa bahay, kakaunti lamang ang kinakailangan) ay maaaring dagdagan ang temperatura ng recrystallization ng haluang metal sa pamamagitan ng 150-200 ℃, at makabuluhang mapabuti ang lakas ng temperatura, istruktura na katatagan, pagganap ng hinang, at paglaban sa kaagnasan. Maiiwasan din nito ang kababalaghan sa pagyakap na madaling mangyari sa panahon ng pangmatagalang trabaho sa mataas na temperatura. Mataas na lakas at mataas na katigasan aluminyo haluang metal, bagong high-lakas na corrosion-resistant weldable aluminyo haluang metal, bagong high-temperatura aluminyo haluang metal, mataas na lakas na neutron na pag-iilaw na lumalaban sa aluminyo na haluang metal, atbp.
Ang Scandium ay isa ring mahusay na modifier para sa bakal, at ang isang maliit na halaga ng Scandium ay maaaring makabuluhang mapabuti ang lakas at tigas ng cast iron. Bilang karagdagan, ang Scandium ay maaari ding magamit bilang isang additive para sa high-temperatura na tungsten at chromium alloys. Siyempre, bilang karagdagan sa paggawa ng mga damit sa kasal para sa iba, ang Scandium ay may mataas na punto ng pagtunaw at ang density nito ay katulad ng aluminyo, at ginagamit din sa mataas na natutunaw na mga alloy na magaan na haluang metal tulad ng Scandium Titanium Alloy at Scandium Magnesium Alloy. Gayunpaman, dahil sa mataas na presyo nito, sa pangkalahatan ay ginagamit lamang ito sa mga industriya ng pagmamanupaktura ng high-end tulad ng mga shuttle ng espasyo at rockets.
Ceramic Material
Ang Scandium, isang solong sangkap, ay karaniwang ginagamit sa mga haluang metal, at ang mga oxides nito ay may mahalagang papel sa mga ceramic na materyales sa isang katulad na paraan. Ang tetragonal zirconia ceramic material, na maaaring magamit bilang isang elektrod na materyal para sa solidong mga cell ng gasolina ng oxide, ay may isang natatanging pag -aari kung saan ang kondaktibiti ng electrolyte na ito ay nagdaragdag sa pagtaas ng konsentrasyon ng temperatura at oxygen sa kapaligiran. Gayunpaman, ang istraktura ng kristal ng materyal na ceramic mismo ay hindi maaaring umiiral nang matatag at walang pang -industriya na halaga; Kinakailangan na mag -doping ng ilang mga sangkap na maaaring ayusin ang istraktura na ito upang mapanatili ang mga orihinal na katangian nito. Ang pagdaragdag ng 6 ~ 10% scandium oxide ay tulad ng isang kongkretong istraktura, upang ang zirconia ay maaaring maging matatag sa isang parisukat na sala -sala.
Mayroon ding mga engineering ceramic na materyales tulad ng high-lakas at mataas na temperatura na lumalaban sa silikon na nitride bilang mga densifier at stabilizer.
Bilang isang densifier,Scandium oxidemaaaring bumuo ng isang refractory phase SC2SI2O7 sa gilid ng mga pinong mga partikulo, sa gayon binabawasan ang mataas na temperatura na pagpapapangit ng mga keramika sa engineering. Kung ikukumpara sa iba pang mga oxides, maaari itong mas mahusay na mapabuti ang mataas na temperatura na mekanikal na katangian ng silikon nitride.
Catalytic Chemistry
Sa kemikal na engineering, ang scandium ay madalas na ginagamit bilang isang katalista, habang ang SC2O3 ay maaaring magamit para sa pag -aalis ng tubig at deoxidation ng ethanol o isopropanol, agnas ng acetic acid, at paggawa ng ethylene mula sa CO at H2. Ang PT al catalyst na naglalaman ng SC2O3 ay isang mahalagang katalista para sa mabibigat na paglilinis ng hydrogenation ng langis at pagpino sa mga proseso ng petrochemical. Sa catalytic cracking reaksyon tulad ng cumene, ang aktibidad ng sc-y zeolite catalyst ay 1000 beses na mas mataas kaysa sa aluminyo silicate catalyst; Kung ikukumpara sa ilang mga tradisyunal na katalista, ang mga prospect ng pag -unlad ng mga catalyst ng Scandium ay magiging maliwanag.
Industriya ng nukleyar na enerhiya
Ang pagdaragdag ng isang maliit na halaga ng SC2O3 sa UO2 sa high-temperatura na reaktor na nukleyar na gasolina ay maaaring maiwasan ang pagbabagong-anyo ng sala-sala, pagtaas ng dami, at pag-crack na dulot ng UO2 hanggang U3O8 conversion.
Fuel Cell
Katulad nito, ang pagdaragdag ng 2.5% hanggang 25% scandium sa mga baterya ng nikel ng nikel ay tataas ang kanilang buhay sa serbisyo.
Pag -aanak ng agrikultura
Sa agrikultura, ang mga buto tulad ng mais, beet, gisantes, trigo at mirasol ay maaaring tratuhin ng scandium sulfate (ang konsentrasyon ay karaniwang 10-3 ~ 10-8mol/L, ang iba't ibang mga halaman ay magkakaiba), at ang aktwal na epekto ng pagtataguyod ng pagtubo ay nakamit. Matapos ang 8 oras, ang tuyong bigat ng mga ugat at mga putot ay nadagdagan ng 37% at 78% ayon sa pagkakabanggit kumpara sa mga punla, ngunit ang mekanismo ay nasa ilalim pa rin ng pag -aaral.
Mula sa pansin ni Nielsen sa utang ng data ng atomic mass hanggang ngayon, pinasok ng Scandium ang pangitain ng mga tao sa loob lamang ng isang daan o dalawampung taon, ngunit halos nakaupo ito sa bench sa loob ng isang daang taon. Ito ay hindi hanggang sa masiglang pag -unlad ng materyal na agham sa huling bahagi ng huling siglo na nagdala ito ng sigla sa kanya. Ngayon, ang mga bihirang elemento ng lupa, kabilang ang Scandium, ay naging mainit na mga bituin sa agham ng mga materyales, naglalaro ng patuloy na pagbabago ng mga tungkulin sa libu-libong mga sistema, na nagdadala ng higit na kaginhawaan sa ating buhay araw-araw, at paglikha ng halaga ng pang-ekonomiya na mas mahirap sukatin.
Oras ng Mag-post: Hunyo-29-2023