SkandíumSkandín, með frumefnistáknið Sc og sætistöluna 21, er auðleysanlegt í vatni, getur haft samskipti við heitt vatn og dökknar auðveldlega í lofti. Helsta gildi þess er +3. Það er oft blandað við gadólíníum, erbíum og önnur frumefni, með lágum afköstum og innihaldi um það bil 0,0005% í jarðskorpunni. Skandín er oft notað til að búa til sérstakt gler og léttar háhitamálmblöndum.
Eins og er eru sannaðar birgðir af skandíum í heiminum aðeins 2 milljónir tonna, þar af 90~95% í báxíti, fosfóríti og járn-títan málmgrýti, og lítill hluti í úrani, þóríum, wolframi og sjaldgæfum jarðmálmgrýti, aðallega dreift í Rússlandi, Kína, Tadsjikistan, Madagaskar, Noregi og öðrum löndum. Kína er mjög ríkt af skandíumauðlindum, með gríðarlegar steinefnaforða tengdum skandíum. Samkvæmt ófullkomnum tölfræðiupplýsingum eru skandíumbirgðir Kína um 600.000 tonn, sem eru að finna í báxíti og fosfóríti, porfýr- og kvarsæðwolframnámum í Suður-Kína, sjaldgæfum jarðmálmnámum í Suður-Kína, Bayan Obo járnnámum í Innri Mongólíu og Panzhihua vanadíum-títan magnetítnámum í Sichuan.
Vegna skorts á skandíum er verð á skandíum einnig mjög hátt og þegar það var hæst var verðið tífalt hærra en gull. Þótt verð á skandíum hafi lækkað er það samt fjórum sinnum hærra en gull!
Að uppgötva sögu
Árið 1869 tók Mendeleev eftir bili í atómmassa milli kalsíums (40) og títans (48) og spáði því að þar væri einnig óuppgötvað frumefni með millimassa. Hann spáði því að oxíð þess væri X₂OÅ. Skandín var uppgötvað árið 1879 af Lars Frederik Nilson við Uppsalaháskóla í Svíþjóð. Hann vann það úr námunni „svörtu gulli“, flóknu málmgrýti sem inniheldur 8 tegundir af málmoxíðum. Hann hefur unnið það útErbíum(III) oxíðúr svörtu sjaldgæfu gullmálmgrýti og unniðYtterbíum(III) oxíðúr þessu oxíði, og þar er annað oxíð af léttara frumefni, en litróf þess sýnir að það er óþekktur málmur. Þetta er málmurinn sem Mendeleev spáði fyrir um, en oxíð þess erSc₂O₃Skandíummálmið sjálft var framleitt úrSkandíumklóríðmeð rafgreiningarbræðslu árið 1937.
Mendeleev
Rafeindaskipan
Rafeindaskipan: 1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 4s² 3d1
Skandín er mjúkur, silfurhvítur umbreytingarmálmur með bræðslumark 1541 ℃ og suðumark 2831 ℃.
Í töluverðan tíma eftir að skandín var uppgötvað var notkun þess ekki sönnuð vegna erfiðleika við framleiðslu. Með sífellt betri aðferðum við aðskilnað sjaldgæfra jarðefna hefur nú verið til þroskað ferli til að hreinsa skandínsambönd. Þar sem skandín er minna basískt en yttríum og lantaníð er hýdroxíðið veikast, þannig að blandað steinefni sem inniheldur sjaldgæfa jarðefni og inniheldur skandín verður aðskilið frá sjaldgæfa jarðefninu með „stigfellingu“ þegar skandín(III) hýdroxíð er meðhöndlað með ammóníaki eftir að það hefur verið flutt í lausn. Hin aðferðin er að aðskilja skandínnítrat með pólbundinni niðurbroti nítrats. Þar sem skandínnítrat er auðveldast að brjóta niður er hægt að aðskilja skandín. Að auki er alhliða endurheimt fylgiskandíns úr úrani, þóríum, wolframi, tini og öðrum steinefnum einnig mikilvæg uppspretta skandíns.
Eftir að hreint skandíumsamband hefur verið fengið er það breytt í ScCl3Å og brætt ásamt KCl og LiCl. Brædda sinkið er notað sem bakskaut fyrir rafgreiningu, sem veldur því að skandíum fellur út á sinkrafskautinu. Síðan er sinkið gufað upp til að fá málmkennt skandíum. Þetta er léttur silfurhvítur málmur með mjög virka efnafræðilega eiginleika sem getur hvarfast við heitt vatn til að mynda vetnisgas. Því er málmurinn skandíum sem þú sérð á myndinni innsiglaður í flösku og varinn með argongasi, annars myndar skandíum fljótt dökkgult eða grátt oxíðlag og missir glansandi málmgljáa sinn.
Umsóknir
Lýsingariðnaður
Notkun skandíns er einbeitt í mjög björtum áttum og það er ekki ýkja að kalla það ljóssoninn. Fyrsta töfravopn skandíns er skandínnatríumlampi, sem hægt er að nota til að lýsa upp þúsundir heimila. Þetta er málmhalíðrafmagnsljós: peran er fyllt með natríumjoðíði og skandíntríjoðíði og skandín- og natríumþynnu er bætt við á sama tíma. Við háspennuútskrift gefa skandínjónir og natríumjónir frá sér ljós með einkennandi bylgjulengdum sínum. Litrófslínur natríums eru 589,0 og 589,6 nm, tvö fræg gul ljós, en litrófslínur skandíns eru 361,3~424,7 nm, röð af nær-útfjólubláu og bláu ljósi. Vegna þess að þau bæta hvort annað upp er heildarljósliturinn sem myndast hvítt ljós. Það er einmitt vegna þess að skandíumnatríumlampar hafa eiginleika eins og mikla ljósnýtni, góðan ljóslit, orkusparnað, langan líftíma og sterka móðubrjótandi getu að þær eru mikið notaðar í sjónvarpsmyndavélar, torg, íþróttavelli og götulýsingu og eru þekktar sem þriðju kynslóðar ljósgjafar. Í Kína er þessi tegund lampa smám saman að verða kynnt sem ný tækni, en í sumum þróuðum löndum var þessi tegund lampa mikið notuð strax snemma á níunda áratugnum.
Annað töfravopn skandíns eru sólarsellur, sem geta safnað ljósi sem dreifist á jörðinni og breytt því í rafmagn til að knýja mannlegt samfélag áfram. Skandín er besti hindrunarmálmurinn í einangrunarefnum úr hálfleiðurum, sílikoni, sólarsellum og sólarsellum.
Þriðja töfravopn þess kallast γA geislunargjafi. Þetta töfravopn getur skinið skært upp á eigin spýtur, en slíkt ljós er ekki hægt að nema með berum augum, heldur flæðir það orkurík ljóseind. Við vinnum venjulega 45Sc úr steinefnum, sem eru einu náttúrulegu samsæturnar af skandíni. Hver 45Sc kjarni inniheldur 21 róteind og 24 nifteindir. 46Sc, tilbúin geislavirk samsæta, er hægt að nota sem γ geislunargjafa eða sporefnisatóm sem einnig er hægt að nota við geislameðferð á illkynja æxlum. Það eru einnig til notkunarmöguleikar eins og yttríum gallíum skandín granat leysir.SkandíumflúoríðInnrauð ljósleiðari úr gleri og skandíumhúðuð katóðugeislalampa í sjónvarpi. Það virðist sem skandíum fæðist með birtu.
Málmblönduiðnaður
Skandín í frumefnisformi hefur verið mikið notað til að blanda álblöndur. Þegar nokkrir þúsundustu hlutar af skandíni eru bættir við álið myndast nýtt Al3Sc fasa sem gegnir hlutverki í umbreytingu í álblöndunni og breytir uppbyggingu og eiginleikum hennar verulega. Með því að bæta við 0,2%~0,4% Sc (sem er mjög svipað og hlutfall salts sem bætt er við í wok-steiktu grænmeti heima, þarf aðeins lítið magn) getur endurkristöllunarhitastig álblöndunnar aukist um 150-200 ℃ og bætt verulega háhitastyrk, uppbyggingarstöðugleika, suðugetu og tæringarþol. Það getur einnig komið í veg fyrir brothættni sem auðvelt er að eiga sér stað við langtímavinnu við hátt hitastig. Hástyrkt og seigt ál, nýtt hástyrkt tæringarþolið suðuhæft ál, nýtt háhita ál, hástyrkt nifteindaþolið ál o.s.frv. hafa mjög aðlaðandi þróunarmöguleika í geimferðum, flugi, skipum, kjarnorkuverum, léttum ökutækjum og hraðlestum.
Skandíum er einnig frábært breytiefni fyrir járn og lítið magn af skandíum getur aukið styrk og hörku steypujárns verulega. Að auki er einnig hægt að nota skandíum sem aukefni í háhita volfram- og krómmálmblöndum. Að sjálfsögðu, auk þess að búa til brúðarföt fyrir aðra, hefur skandíum hátt bræðslumark og þéttleika þess er svipaður og ál og er einnig notað í léttar málmblöndum með hátt bræðslumark eins og skandíum títan málmblöndum og skandíum magnesíum málmblöndum. Hins vegar, vegna mikils verðs, er það almennt aðeins notað í háþróaðri framleiðsluiðnaði eins og geimskutlum og eldflaugum.
Keramik efni
Skandín, sem er eitt efni, er almennt notað í málmblöndur og oxíð þess gegna mikilvægu hlutverki í keramikefnum á svipaðan hátt. Fjórhyrnt sirkon keramikefni, sem hægt er að nota sem rafskautsefni fyrir fast oxíð eldsneytisfrumur, hefur þann einstaka eiginleika að leiðni þessarar raflausnar eykst með hækkandi hitastigi og súrefnisþéttni í umhverfinu. Hins vegar getur kristalbygging þessa keramikefnis sjálfs ekki verið stöðug og hefur ekkert iðnaðargildi; það er nauðsynlegt að blanda saman einhverjum efnum sem geta lagað þessa uppbyggingu til að viðhalda upprunalegum eiginleikum hennar. Að bæta við 6~10% skandínoxíði er eins og steypubygging, þannig að sirkon getur orðið stöðug á ferhyrndu grindargrind.
Einnig eru til verkfræðileg keramikefni eins og hástyrkur og háhitaþolinn kísillnítríð sem þéttiefni og stöðugleikaefni.
Sem þéttiefni,Skandíumoxíðgetur myndað eldfastan fasa Sc2Si2O7 á brún fínna agna og þannig dregið úr aflögun verkfræðikeramíksins við háan hita. Í samanburði við önnur oxíð getur það bætt vélræna eiginleika kísillnítríðs við háan hita betur.
Katalísk efnafræði
Í efnaverkfræði er skandíum oft notað sem hvati, en Sc2O3 er hægt að nota til að þorna og afoxa etanól eða ísóprópanól, brjóta niður ediksýru og framleiða etýlen úr CO og H2. PtAl hvati sem inniheldur Sc2O3 er einnig mikilvægur hvati fyrir hreinsun og hreinsun á þungolíuvetnun í jarðolíuiðnaði. Í hvatabundnum sprunguviðbrögðum eins og kúmeni er virkni Sc-Y zeólít hvata 1000 sinnum meiri en virkni álsílíkat hvata; Í samanburði við suma hefðbundna hvata eru þróunarhorfur skandíum hvata mjög bjartar.
Kjarnorkuiðnaðurinn
Með því að bæta litlu magni af Sc2O3 við UO2 í kjarnorkueldsneyti í háhitaofnum er hægt að koma í veg fyrir umbreytingu á grindinni, rúmmálsaukningu og sprungur af völdum umbreytingar úr UO2 í U3O8.
Eldsneytisrafhlöður
Á sama hátt mun það auka endingartíma nikkel-alkalírafhlöður með því að bæta 2,5% til 25% skandíum við þær.
Landbúnaðarrækt
Í landbúnaði er hægt að meðhöndla fræ eins og maís, rófur, baunir, hveiti og sólblóm með skandínsúlfati (styrkurinn er almennt 10-3 ~ 10-8 mól/L, mismunandi plöntur hafa mismunandi áhrif) og raunveruleg áhrif á spírun hafa náðst. Eftir 8 klukkustundir jókst þurrþyngd róta og brumpa um 37% og 78% samanborið við plöntur, en verkunarháttur þessarar aðferðar er enn til rannsóknar.
Frá því að Nielsen vakti athygli á skuldbindingum um atómmassa og fram til dagsins í dag hefur skandín aðeins komið inn í sjónmál fólks í hundrað eða tuttugu ár, en það hefur næstum legið á bekknum í hundrað ár. Það var ekki fyrr en með kröftugu þróun efnisfræðinnar seint á síðustu öld að það færði honum lífskraft. Í dag eru sjaldgæf jarðefni, þar á meðal skandín, orðin vinsæl stjörnur í efnisfræði, gegna síbreytilegu hlutverki í þúsundum kerfa, færa okkur meiri þægindi á hverjum degi og skapa efnahagslegt gildi sem er enn erfiðara að mæla.
Birtingartími: 29. júní 2023