Skandíum, með frumefnistáknið Sc og atómnúmerið 21, er auðveldlega leysanlegt í vatni, getur haft samskipti við heitt vatn og dökknar auðveldlega í loftinu. Aðalgildi þess er +3. Það er oft blandað við gadólín, erbium og önnur frumefni, með lága uppskeru og innihald um það bil 0,0005% í skorpunni. Scandium er oft notað til að búa til sérstakt gler og léttar háhita málmblöndur.
Sem stendur er sannað forði skandíums í heiminum aðeins 2 milljónir tonna, 90 ~ 95% af því eru í báxít, fosfórít og járntítan málmgrýti, og lítill hluti í úranium, thorium, wolfram og sjaldgæfum jarðvegi, aðallega dreift í Rússlandi, Kína, Tadsjikistan, Madagaskar, Noregi og fleiri löndum. Kína er mjög ríkt af skandíumauðlindum, með gríðarlegan steinefnaforða sem tengist skandíum. Samkvæmt ófullnægjandi tölfræði er forði skandíums í Kína um 600000 tonn, sem er að finna í báxít- og fosfórítútfellingum, porfýri og kvarsæð wolframútfellingum í Suður-Kína, sjaldgæfum jarðvegi í Suður-Kína, Bayan Obo sjaldgæfum jarðvegi járngrýti í Innri Mongólía, og Panzhihua vanadíum títan magnetít innborgun í Sichuan.
Vegna skorts á skandíum er verð á skandíum einnig mjög hátt og þegar mest var var verð á skandíum hækkað upp í 10 sinnum verð á gulli. Þó að verð á skandíum hafi lækkað er það samt fjórfalt verð á gulli!
Að uppgötva sögu
Árið 1869 tók Mendeleev eftir bili í atómmassa milli kalsíums (40) og títan (48) og spáði því að hér væri einnig ófundið frumefni á milli atómmassa. Hann spáði því að oxíð þess væri X ₂ O Å. Scandium var uppgötvað árið 1879 af Lars Frederik Nilson frá Uppsalaháskóla í Svíþjóð. Hann vann það úr svörtu sjaldgæfu gullnámunni, flóknu málmgrýti sem inniheldur 8 tegundir af málmoxíðum. Hann hefur dregið útErbium(III) oxíðúr svörtum sjaldgæfum gullgrýti, og fenginYtterbíum(III) oxíðúr þessu oxíði, og það er annað oxíð af léttara frumefni, en litróf þess sýnir að það er óþekktur málmur. Þetta er málmurinn sem Mendeleev spáir, en oxíð hans erSc₂O₃. Skandíum málmurinn sjálfur var framleiddur úrScandium klóríðmeð rafgreiningarbræðslu árið 1937.
Mendeleev
Rafeindastilling
Rafeindastilling: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
Scandium er mjúkur, silfurhvítur umbreytingarmálmur með bræðslumark 1541 ℃ og suðumark 2831 ℃.
Í töluverðan tíma eftir uppgötvun þess var ekki sýnt fram á notkun skandíums vegna erfiðleika þess við framleiðslu. Með auknum framförum á aðskilnaðaraðferðum sjaldgæfra jarðefnaþátta er nú þroskað ferli til að hreinsa skandíumsambönd. Vegna þess að skandíum er minna basískt en yttríum og lantaníð, er hýdroxíðið veikasta, þannig að sjaldgæfa jörðu frumefni blandað steinefni sem inniheldur skandíum verður aðskilið frá sjaldgæfu jörðu frumefninu með „þrepa útfellingu“ aðferð þegar Scandium(III) hýdroxíð er meðhöndlað með ammoníaki eftir verið að flytja í lausn. Hin aðferðin er að aðskilja Scandium nítrat með Polar niðurbroti nítrats. Vegna þess að scandium nítrat er auðveldast að brjóta niður, er hægt að aðskilja scandium. Að auki er alhliða endurheimt meðfylgjandi skandíums úr úraníum, þóríum, wolfram, tini og öðrum steinefnum einnig mikilvæg uppspretta skandíums.
Eftir að hafa fengið hreint skandíum efnasamband er því breytt í ScCl Å og brætt með KCl og LiCl. Bráðna sinkið er notað sem bakskaut fyrir rafgreiningu, sem veldur því að skandíum fellur út á sink rafskautið. Síðan er sinkið gufað upp til að fá málmskandíum. Þetta er léttur silfurhvítur málmur með mjög virka efnafræðilega eiginleika, sem getur hvarfast við heitt vatn til að mynda vetnisgas. Þannig að málmskandíum sem þú sérð á myndinni er innsiglað í flösku og varið með argongasi, annars myndar skandíum fljótt dökkgult eða grátt oxíðlag og missir glansandi málmgljáa.
Umsóknir
Ljósaiðnaður
Notkun skandíums er einbeitt í mjög bjartar áttir og það er ekki ofmælt að kalla það Son ljóssins. Fyrsta töfravopn scandium er kallað scandium natríum lampi, sem hægt er að nota til að koma ljósi til þúsunda heimila. Þetta er málmhalíð Rafmagnsljós: peran er fyllt með natríumjoðíði og skandiríumtríjoðíði og skandiníum og natríumþynnu er bætt við á sama tíma. Við háspennuhleðslu gefa skandíumjónir og natríumjónir frá sér ljós í sömu röð með einkennandi útblástursbylgjulengdum. Litrófslínur natríums eru 589,0 og 589,6 nm, tvö fræg gul ljós, en litrófslínur skandíums eru 361,3 ~ 424,7 nm, röð af nær útfjólubláu og bláu ljósi. Vegna þess að þeir bæta hvert annað upp er heildarljósaliturinn sem myndast hvítt ljós. Það er einmitt vegna þess að scandium natríum lampar hafa einkenni mikillar birtunýtni, góðan ljóslit, orkusparnað, langan endingartíma og sterka þokubrjótandi getu sem þeir geta verið mikið notaðir fyrir sjónvarpsmyndavélar, torg, íþróttastaði og vegalýsingu, og eru þekktir sem þriðju kynslóðar ljósgjafar. Í Kína er þessi tegund lampa smám saman kynnt sem ný tækni, en í sumum þróuðum löndum var þessi tegund lampa mikið notuð strax í byrjun níunda áratugarins.
Annað töfravopn skandíums eru sólarljósafrumur, sem geta safnað ljósinu sem er dreift á jörðu niðri og breytt því í rafmagn til að knýja mannlegt samfélag áfram. Scandium er besti hindrunarmálmur í málm einangrunar hálfleiðurum sílikon sólarsellum og sólarsellum.
Þriðja töfravopn þess heitir γ A geislagjafi, þetta töfravopn getur skínt skært eitt og sér, en svona ljós er ekki hægt að taka á móti með berum augum, það er háorkuljóseindaflæði. Við vinnum venjulega 45Sc úr steinefnum, sem er eina náttúrulega samsætan skandíums. Hver 45Sc kjarni inniheldur 21 róteindir og 24 nifteindir. 46Sc, gervi geislavirk samsæta, er hægt að nota sem γ Geislagjafa eða sporfrumeindir geta einnig verið notaðir við geislameðferð á illkynja æxlum. Það eru líka forrit eins og yttrium gallium scandium granat leysir,Scandium flúoríðinnrauð gler ljósleiðarar og skandíumhúðuð bakskautsrör í sjónvarpi. Svo virðist sem skandíum fæðist með birtustigi.
Blendiiðnaður
Skandíum í frumformi sínu hefur verið mikið notað til að dópa álblöndur. Svo framarlega sem nokkrum þúsundustu af skandíum er bætt í ál mun nýr Al3Sc fasi myndast sem mun gegna myndbreytingarhlutverki í álblöndu og breytir uppbyggingu og eiginleikum málmblöndunnar verulega. Að bæta við 0,2% ~ 0,4% Sc (sem er í raun svipað og hlutfallið að bæta salti við hrært steikt grænmeti heima, aðeins þarf smá) getur aukið endurkristöllunarhita málmblöndunnar um 150-200 ℃ og verulega bætt hátt -hitastyrkur, stöðugleiki í byggingu, suðuafköst og tæringarþol. Það getur einnig komið í veg fyrir brothætt fyrirbæri sem auðvelt er að eiga sér stað við langtímavinnu við háan hita. Hástyrkur og hár seigja álblendi, nýtt hástyrkt tæringarþolið suðuna ál, nýtt háhita ál málmblöndu, hástyrkt nifteindageislunarþolið álblendi o.s.frv., hafa mjög aðlaðandi þróunarhorfur í geimferðum, flugi, skipum, kjarnaofnar, létt farartæki og háhraðalestir.
Scandium er einnig frábært breytiefni fyrir járn og lítið magn af scandium getur bætt styrk og hörku steypujárns verulega. Að auki er scandium einnig hægt að nota sem aukefni fyrir háhita wolfram og króm málmblöndur. Auðvitað, auk þess að búa til brúðkaupsföt fyrir aðra, hefur scandium hátt bræðslumark og þéttleiki þess er svipaður og ál, og er einnig notað í léttar málmblöndur með háum bræðslumarki eins og scandium títan ál og scandium magnesíum álfelgur. Hins vegar, vegna hás verðs, er það almennt aðeins notað í hágæða framleiðsluiðnaði eins og geimskutlum og eldflaugum.
Keramik efni
Scandium, eitt efni, er almennt notað í málmblöndur og oxíð þess gegna mikilvægu hlutverki í keramikefnum á svipaðan hátt. Fjórhyrndu sirkon keramikefnið, sem hægt er að nota sem rafskautsefni fyrir fastoxíð eldsneytisfrumur, hefur einstaka eiginleika þar sem leiðni þessa raflausnar eykst með auknum hita og súrefnisstyrk í umhverfinu. Hins vegar getur kristalbygging þessa keramikefnis sjálfs ekki verið til stöðugt og hefur ekkert iðnaðargildi; Nauðsynlegt er að dópa sum efni sem geta lagað þessa uppbyggingu til að viðhalda upprunalegum eiginleikum hennar. Að bæta við 6 ~ 10% Scandium oxíði er eins og steypubygging, þannig að hægt sé að stilla sirkon á ferhyrndar grindur.
Það eru líka verkfræðileg keramik efni eins og hárstyrkur og háhitaþolinn sílikonnítríð sem þéttingarefni og sveiflujöfnun.
Sem þéttiefni,Scandium oxíðgetur myndað eldfastan fasa Sc2Si2O7 á brún fínna agna, þannig að draga úr háhita aflögun verkfræðikeramik. Í samanburði við önnur oxíð getur það bætt háhita vélrænni eiginleika kísilnítríðs betur.
Hvatandi efnafræði
Í efnaverkfræði er scandium oft notað sem hvati en Sc2O3 er hægt að nota til að þurrka og afoxa etanól eða ísóprópanól, niðurbrot ediksýru og framleiðslu á etýleni úr CO og H2. Pt Al hvatinn sem inniheldur Sc2O3 er einnig mikilvægur hvati fyrir vetnunarhreinsun þungarolíu og hreinsunarferla í jarðolíuiðnaði. Í hvata sprunguhvörfum eins og kúmeni er virkni Sc-Y zeólíthvata 1000 sinnum meiri en álsílíkathvata; Í samanburði við suma hefðbundna hvata verða þróunarhorfur skandíumhvata mjög bjartar.
Kjarnorkuiðnaður
Með því að bæta litlu magni af Sc2O3 við UO2 í háhita kjarnaeldsneyti í kjarnaofnum getur komið í veg fyrir grindarumbreytingu, rúmmálsaukningu og sprungur af völdum UO2 í U3O8 umbreytingu.
Eldsneytisklefi
Að sama skapi mun það auka endingartíma þeirra að bæta við 2,5% til 25% skandíum við nikkel alkali rafhlöður.
Landbúnaðarrækt
Í landbúnaði er hægt að meðhöndla fræ eins og maís, rófur, ertur, hveiti og sólblómaolíu með Scandium súlfati (styrkurinn er almennt 10-3~10-8mól/L, mismunandi plöntur munu hafa mismunandi), og raunveruleg áhrif þess að stuðla að spírun. hefur náðst. Eftir 8 klukkustundir jókst þurrþyngd róta og brum um 37% og 78% í sömu röð miðað við plöntur, en vélbúnaðurinn er enn í rannsókn.
Frá því að Nielsen vakti athygli á skuldum atómmassagagna til dagsins í dag hefur skandíum komið inn í sýn fólks í aðeins hundrað eða tuttugu ár, en það hefur næstum setið á bekknum í hundrað ár. Það var ekki fyrr en með kröftugri þróun efnisvísinda seint á síðustu öld sem hún færði honum lífskraft. Í dag hafa sjaldgæf jörð frumefni, þar á meðal skandíum, orðið heitar stjörnur í efnisfræði, gegna síbreytilegum hlutverkum í þúsundum kerfa, færa okkur meiri þægindi fyrir líf okkar á hverjum degi og skapa efnahagsleg verðmæti sem er enn erfiðara að mæla.
Birtingartími: 29. júní 2023