Sкандиум, со симбол на елементот Sc и атомски број 21, лесно се раствора во вода, може да комуницира со топла вода и лесно се затемнува во воздухот. Неговата главна валентност е +3. Често се меша со гадолиниум, ербиум и други елементи, со низок принос и содржина од приближно 0,0005% во кората. Скандиумот често се користи за производство на специјално стакло и лесни високотемпературни легури.
Во моментов, докажаните резерви на скандиум во светот се само 2 милиони тони, од кои 90-95% се содржани во руди на боксит, фосфорит и железо титаниум, а мал дел во руди на ураниум, ториум, волфрам и ретки земји, главно. дистрибуирани во Русија, Кина, Таџикистан, Мадагаскар, Норвешка и други земји. Кина е многу богата со ресурси на скандиум, со огромни минерални резерви поврзани со скандиум. Според нецелосни статистички податоци, резервите на скандиум во Кина се околу 600.000 тони, кои се содржани во наоѓалишта на боксит и фосфорит, наоѓалишта на волфрам од порфир и кварцен вени во Јужна Кина, наоѓалишта на ретки земји во Јужна Кина, наоѓалишта на железна руда од ретка земја Бајан Обо во Внатрешна Монголија и депозит Панжихуа ванадиум титаниум магнетит во Сечуан.
Поради недостигот на скандиум, цената на скандиумот е исто така многу висока, а во својот врв цената на скандиумот беше надувана на 10 пати поголема од цената на златото. Иако цената на скандиумот падна, сепак е четири пати поголема од цената на златото!
Откривање на историјата
Во 1869 година, Менделеев забележал јаз во атомската маса помеѓу калциумот (40) и титаниумот (48), и предвидел дека тука има и неоткриен елемент со средна атомска маса. Тој предвиде дека неговиот оксид е X ₂ O Å. Скандиумот бил откриен во 1879 година од Ларс Фредерик Нилсон од Универзитетот Упсала во Шведска. Го извлекол од рудникот за црно ретко злато, комплексна руда која содржи 8 видови метални оксиди. Тој има извлеченоЕрбиум (III) оксидод црна ретка златна руда, и добиенаИтербиум (III) оксидод овој оксид, а има уште еден оксид на полесен елемент, чиј спектар покажува дека е непознат метал. Ова е металот што го предвидел Менделеев, чиј оксид еSc2O3. Самиот скандиум метал е произведен одСкандиум хлоридсо електролитичко топење во 1937 г.
Менделеев
Конфигурација на електрони
Конфигурација на електрони: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
Скандиумот е мек, сребрен бел преоден метал со точка на топење од 1541 ℃ и точка на вриење од 2831 ℃.
За значителен временски период по неговото откривање, употребата на скандиум не беше докажана поради неговата тешкотија во производството. Со зголеменото подобрување на методите за одвојување на ретки земјени елементи, сега постои зрел тек на процесот за прочистување на соединенијата на скандиум. Бидејќи скандиумот е помалку алкален од итриумот и лантанидот, хидроксидот е најслаб, така што мешаниот минерал кој содржи скандиум со елементот од ретка земја ќе биде одделен од елементот ретка земја со методот „степен врнежи“ кога скандиум (III) хидроксид се третира со амонијак по се пренесува во раствор. Другиот метод е да се одвои скандиум нитрат со поларно распаѓање на нитрат. Бидејќи скандиум нитратот најлесно се распаѓа, скандиумот може да се одвои. Покрај тоа, сеопфатното обновување на придружниот скандиум од ураниум, ториум, волфрам, калај и други минерални наоѓалишта е исто така важен извор на скандиум.
По добивањето на чисто соединение на скандиум, тој се претвора во ScCl Å и се топи со KCl и LiCl. Стопениот цинк се користи како катода за електролиза, предизвикувајќи талог на скандиум на цинковата електрода. Потоа, цинкот се испарува за да се добие метален скандиум. Ова е лесен сребрен бел метал со многу активни хемиски својства, кој може да реагира со топла вода за да генерира водороден гас. Така, металниот скандиум што го гледате на сликата е затворен во шише и е заштитен со гас аргон, инаку скандиумот брзо ќе формира темно жолт или сив оксиден слој, губејќи го својот сјаен метален сјај.
Апликации
Индустријата за осветлување
Употребата на скандиумот е концентрирана во многу светли насоки, и не е претерување да се нарече Син на светлината. Првото магично оружје на скандиумот се нарекува скандиумска натриумова ламба, која може да се користи за да се донесе светлина во илјадници домаќинства. Ова е метал халид Електрично светло: сијалицата се полни со натриум јодид и скандиум тријодид, а истовремено се додаваат скандиум и натриумова фолија. За време на високонапонското празнење, јоните на скандиум и натриумовите јони соодветно емитуваат светлина од нивните карактеристични емисиони бранови должини. Спектралните линии на натриум се 589,0 и 589,6 nm, две познати жолти светла, додека спектралните линии на скандиум се 361,3 ~ 424,7 nm, серија од блиску ултравиолетови и сини емисии на светлина. Бидејќи тие се надополнуваат едни со други, целокупната произведена светла боја е бела светлина. Токму затоа што светилките со натриум скандиум имаат карактеристики на висока прозрачна ефикасност, добра светлосна боја, заштеда на енергија, долг работен век и силна способност за кршење на магла, тие можат широко да се користат за телевизиски камери, плоштади, спортски места и осветлување на патиштата. и се познати како трета генерација извори на светлина. Во Кина, овој тип на светилки постепено се промовира како нова технологија, додека во некои развиени земји, овој тип на светилки беше широко користен уште во почетокот на 1980-тите.
Второто магично оружје на скандиумот е соларните фотоволтаични ќелии, кои можат да ја соберат светлината расфрлана на земјата и да ја претворат во електрична енергија за да го поттикнат човечкото општество. Скандиумот е најдобрата метална бариера во полупроводничките силиконски соларни ќелии и соларни ќелии за метален изолатор.
Нејзиното трето магично оружје се нарекува γ Извор на зрачење, ова магично оружје може да свети силно само по себе, но ваква светлина не може да се прими со голо око, тоа е проток на фотони со висока енергија. Ние обично извлекуваме 45Sc од минерали, што е единствените природни изотопи на скандиум. Секое јадро 45Sc содржи 21 протон и 24 неутрони. 46Sc, вештачки радиоактивен изотоп, може да се користи како γ Извори на зрачење или атоми на трагачи може да се користат и за радиотерапија на малигни тумори. Исто така, постојат апликации како итриум галиум скандиум гранат ласер,Скандиум флуоридстаклено инфрацрвено оптички влакна и катодна цевка обложена со скандиум на телевизија. Се чини дека скандиумот е роден со осветленост.
Индустријата за легури
Скандиумот во својата елементарна форма е широко користен за допинг на алуминиумски легури. Сè додека на алуминиумот се додаваат неколку илјадити делови од скандиумот, ќе се формира нова фаза Al3Sc, која ќе игра улога на метаморфизам во алуминиумската легура и ќе направи структурата и својствата на легурата значително да се променат. Додавањето 0,2% ~ 0,4% Sc (што е навистина слично на процентот на додавање сол за мешање на пржениот зеленчук дома, потребно е само малку) може да ја зголеми температурата на рекристализација на легурата за 150-200 ℃ и значително да ја подобри високата -температурна сила, структурна стабилност, перформанси на заварување и отпорност на корозија. Исто така, може да го избегне феноменот на кршливост што лесно се појавува при долготрајна работа на високи температури. Алуминиумска легура со висока јачина и висока цврстина, нова заварлива легура на алуминиум отпорна на корозија со висока цврстина, нова алуминиумска легура со висока температура, алуминиумска легура отпорна на неутронско зрачење со висока јачина, итн., имаат многу атрактивни изгледи за развој во воздушната, авијацијата, бродовите, нуклеарни реактори, лесни возила и брзи возови.
Скандиумот е исто така одличен модификатор за железо, а мала количина скандиум може значително да ја подобри јачината и цврстината на леано железо. Покрај тоа, скандиумот може да се користи и како додаток за високотемпературни волфрам и легури на хром. Се разбира, покрај изработката на свадбена облека за другите, скандиумот има висока точка на топење и неговата густина е слична на алуминиумот, а се користи и во лесни легури со висока температура на топење како што се легура на титаниум скандиум и легура на магнезиум на скандиум. Сепак, поради неговата висока цена, тој генерално се користи само во висококвалитетни производствени индустрии како што се вселенските шатлови и ракетите.
Керамички материјал
Скандиумот, една супстанција, генерално се користи во легурите, а неговите оксиди играат важна улога во керамичките материјали на сличен начин. Тетрагоналниот цирконски керамички материјал, кој може да се користи како електроден материјал за горивни ќелии со цврст оксид, има уникатно својство каде што спроводливоста на овој електролит се зголемува со зголемување на температурата и концентрацијата на кислород во околината. Сепак, самата кристална структура на овој керамички материјал не може да постои стабилно и нема индустриска вредност; Неопходно е да се допингуваат некои супстанции кои можат да ја поправат оваа структура за да се задржат нејзините оригинални својства. Додавањето 6~10% оксид на скандиум е како бетонска конструкција, така што цирконија може да се стабилизира на квадратна решетка.
Исто така, постојат инженерски керамички материјали како што се силициум нитрид отпорен на висока јачина и висока температура како густина и стабилизатор.
Како густин,Скандиум оксидможе да формира огноотпорна фаза Sc2Si2O7 на работ на фините честички, со што се намалува високотемпературната деформација на инженерската керамика. Во споредба со другите оксиди, може подобро да ги подобри високотемпературните механички својства на силициум нитрид.
Каталитичка хемија
Во хемискиот инженеринг, скандиумот често се користи како катализатор, додека Sc2O3 може да се користи за дехидрација и деоксидација на етанол или изопропанол, распаѓање на оцетна киселина и производство на етилен од CO и H2. Катализаторот Pt Al што содржи Sc2O3 е исто така важен катализатор за процесите на прочистување и рафинирање на хидрогенизација на тешката нафта во петрохемиската индустрија. Во реакциите на каталитички пукање, како што е Кумен, активноста на Sc-Y зеолитскиот катализатор е 1000 пати поголема од онаа на алуминиум силикатниот катализатор; Во споредба со некои традиционални катализатори, изгледите за развој на скандиумските катализатори ќе бидат многу светли.
Индустријата за нуклеарна енергија
Додавањето мала количина Sc2O3 во UO2 во нуклеарното гориво на реакторот со висока температура може да избегне трансформација на решетка, зголемување на волуменот и пукање предизвикано од конверзија на UO2 во U3O8.
Горивни ќелии
Слично на тоа, додавањето на скандиум од 2,5% до 25% на никел-алкалните батерии ќе го зголеми нивниот век на траење.
Земјоделско одгледување
Во земјоделството, семињата како пченка, репка, грашок, пченица и сончоглед може да се третираат со скандиум сулфат (концентрацијата е генерално 10-3~10-8mol/L, различни растенија ќе имаат различно) и вистинскиот ефект на промовирање на ртење е постигнато. По 8 часа, сувата тежина на корените и пупките се зголеми за 37% и 78% соодветно во споредба со садници, но механизмот сè уште се проучува.
Од вниманието на Нилсен на долгот на податоците за масата на атомската маса до денес, скандиумот влезе во визијата на луѓето само сто или дваесет години, но речиси седеше на клупата сто години. Дури со енергичниот развој на материјалната наука кон крајот на минатиот век, таа му донесе виталност. Денес, ретките земјени елементи, вклучително и скандиумот, станаа жешки ѕвезди во науката за материјалите, играјќи постојано менување на улогите во илјадници системи, внесувајќи повеќе погодности во нашите животи секој ден и создавајќи економска вредност што е уште потешко да се измери.
Време на објавување: 29.06.2023