SCandium, met elementsimbool SC en atoomgetal van 21, is maklik oplosbaar in water, kan met warm water in wisselwerking wees en maklik in die lug verduister. Die belangrikste valensie is+3. Dit word dikwels gemeng met gadolinium, erbium en ander elemente, met 'n lae opbrengs en 'n inhoud van ongeveer 0,0005% in die kors. Scandium word dikwels gebruik om spesiale glas- en liggewig-legerings met hoë temperatuur te maak.
Op die oomblik is die beproefde reservate van Scandium in die wêreld slegs 2 miljoen ton, waarvan 90 ~ 95% in bauxiet-, fosforiet- en ystertitanium -ertse is, en 'n klein deel in uraan-, thorium-, wolfram- en seldsame aardertjies, hoofsaaklik versprei in Rusland, China, Tajikistan, Madagascar, Noorweë en ander lande. China is baie ryk aan Scandium -bronne, met groot minerale reserwes wat met Scandium verband hou. Volgens onvolledige statistieke is die reserwes van Scandium in China ongeveer 600000 ton, wat vervat is in bauxiet- en fosforietafsettings, porfyrie en kwarts -wolfram -afsettings in Suid -China, seldsame aardafsettings in Suid -China, die Bayan Obo -skaars aarde -ystanium -magnetiet in Sichuan.
As gevolg van die skaarste van Scandium, is die prys van skandium ook baie hoog, en op die hoogtepunt is die prys van skandium tot tien keer die prys van goud opgeblaas. Alhoewel die prys van Scandium gedaal het, is dit steeds vier keer die prys van goud!
Ontdek geskiedenis
In 1869 het Mendeleev 'n gaping in atoommassa tussen kalsium (40) en titanium (48) opgemerk en voorspel dat daar ook 'n onontdekte intermediêre atoommassa -element hier was. Hy het voorspel dat die oksied x ₂ o Å is. Scandium is in 1879 deur Lars Frederik Nilson van die Uppsala Universiteit in Swede ontdek. Hy het dit onttrek uit die swart seldsame goudmyn, 'n komplekse erts wat 8 soorte metaaloksiede bevat. Hy het onttrekErbium (iii) oksiedvan swart seldsame goue erts, en verkryYtterbium (iii) oksiedUit hierdie oksied, en daar is 'n ander oksied van ligter element, waarvan die spektrum toon dat dit 'n onbekende metaal is. Dit is die metaal wat deur Mendeleev voorspel word, waarvan die oksied isSc₂o₃. Die Scandium -metaal self is vervaardig uitSkandiumchlorieddeur elektrolitiese smelt in 1937.
Mendeleev
Elektronkonfigurasie
Elektronkonfigurasie: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D1
Scandium is 'n sagte, silwer wit oorgangsmetaal met 'n smeltpunt van 1541 ℃ en 'n kookpunt van 2831 ℃.
Vir 'n geruime tyd na die ontdekking daarvan, is die gebruik van skandium nie getoon nie weens die produksie van produksie. Met die toenemende verbetering van seldsame aardelement -skeidingsmetodes, is daar nou 'n volwasse prosesvloei vir die suiwering van skandiumverbindings. Aangesien skandium minder alkalies is as yttrium en lanthanide, is die hidroksied die swakste, dus word die seldsame aarde -element gemengde mineraalbevattende scandium van die seldsame aarde -element geskei deur 'stap neerslag' -metode wanneer scandium (iii) hidroksied met ammoniasie behandel word nadat dit oorgedra is in 'n oplossing. Die ander metode is om skandiumnitraat te skei deur polêre ontbinding van nitraat. Aangesien skandiumnitraat die maklikste is om te ontbind, kan Scandium geskei word. Daarbenewens is die omvattende herstel van gepaardgaande skandium uit uraan-, thorium-, wolfram-, tin- en ander minerale afsettings ook 'n belangrike bron van skandium.
Na die verkryging van 'n suiwer Skandiumverbinding word dit omgeskakel in SCCL Å en CO gesmelt met KCl en LICL. Die gesmelte sink word as die katode vir elektrolise gebruik, wat veroorsaak dat skandium op die sinkelektrode neerslag vind. Dan word die sink ingedamp om metaalskandium te verkry. Dit is 'n liggewig silwer wit metaal met baie aktiewe chemiese eienskappe, wat met warm water kan reageer om waterstofgas op te wek. Die metaalskandium wat u op die foto sien, word dus in 'n bottel verseël en met argongas beskerm, anders vorm Scandium vinnig 'n donkergeel of grys oksiedlaag, en verloor sy blink metaalglans.
Aansoeke
Beligtingsbedryf
Die gebruik van skandium is in baie helder rigtings gekonsentreer, en dit is nie 'n oordrywing om dit die Seun van die lig te noem nie. Die eerste magiese wapen van Scandium word Scandium Natriumlamp genoem, wat gebruik kan word om duisende huishoudings lig te bring. Dit is 'n elektriese lig van die metaalhalied: die gloeilamp is gevul met natriumjodied en scandium triiodide, en Scandium en natriumfoelie word terselfdertyd bygevoeg. Tydens hoë spanning ontlading onderskeidelik skandiumione en natriumione lig van hul kenmerkende emissiegolflengtes. Die spektrale lyne van natrium is 589,0 en 589,6 nm, twee beroemde geel ligte, terwyl die spektrale lyne van Scandium 361,3 ~ 424,7 nm is, 'n reeks byna ultraviolet en blou lig -emissies. Omdat hulle mekaar aanvul, is die algehele ligkleur wit lig. Dit is juis omdat Scandium -natriumlampe die kenmerke het van hoë ligte doeltreffendheid, goeie ligkleur, kragbesparing, lang lewensduur en 'n sterk misbreekvermoë dat hulle wyd gebruik kan word vir televisiekameras, vierkante, sportlokale en padbeligting, en bekend staan as die derde generasie ligbronne. In China word hierdie tipe lamp geleidelik bevorder as 'n nuwe tegnologie, terwyl hierdie soort lamp in sommige ontwikkelde lande alreeds in die vroeë 1980's gebruik is.
Die tweede magiese wapen van Scandium is sonkragfotovoltaïese selle, wat die lig wat op die grond versprei is, kan versamel en dit in elektrisiteit kan omskep om die menslike samelewing te dryf. Scandium is die beste versperringsmetaal in metaalisolator halfgeleier silikon sonkragselle en sonkragselle.
Die derde magiese wapen word γ 'n straalbron genoem, hierdie magiese wapen kan op sy eie helder skyn, maar hierdie soort lig kan nie deur die blote oog ontvang word nie, dit is 'n hoë-energie-fotonvloei. Ons onttrek gewoonlik 45SC uit minerale, wat die enigste natuurlike isotope van skandium is. Elke 45Sc -kern bevat 21 protone en 24 neutrone. 46SC, 'n kunsmatige radioaktiewe isotoop, kan gebruik word, aangesien γ -bestralingsbronne of spooratome ook gebruik kan word vir radioterapie van kwaadaardige gewasse. Daar is ook toepassings soos Yttrium gallium scandium granaat laser,Scandium fluoriedGlas infrarooi optiese vesel, en Scandium Coated Cathode Ray Tube op televisie. Dit wil voorkom asof Scandium met helderheid gebore word.
Legeringsbedryf
Skandium in sy elementêre vorm is wyd gebruik vir doping aluminiumlegerings. Solank 'n paar duisendste skandium by aluminium gevoeg word, sal 'n nuwe AL3SC -fase gevorm word, wat 'n metamorfisme -rol in aluminiumlegering sal speel en die struktuur en eienskappe van die legering aansienlik sal verander. As u 0,2% ~ 0,4% SC byvoeg (wat baie ooreenstem met die verhouding van die toevoeging van sout om gebraaide groente tuis te roer, is slegs 'n bietjie nodig) kan die herkristallisasietemperatuur van die legering met 150-200 ℃ verhoog, en die hoë temperatuursterkte, strukturele stabiliteit, sweiswerkprestasie en korrosie-weerstand aansienlik verbeter. Dit kan ook die verbrokkelingse verskynsel vermy wat maklik kan voorkom tydens langtermynwerk by hoë temperature. Hoë sterkte en hoë taaiheid aluminiumlegering, nuwe hoë-sterkte korrosie-weerstandige sweisbare aluminiumlegering, nuwe aluminiumlegering met 'n hoë temperatuur, 'n hoë sterkte neutron-bestralingsweerstandige weerstandbiedende aluminium, ens., Het 'n baie aantreklike ontwikkelingsvooruitsigte in lug-, lugvaart-, skeepsvaart, kernreaktors, ligte voertuie en hoë-spoedtrein.
Scandium is ook 'n uitstekende wysiger vir yster, en 'n klein hoeveelheid skandium kan die sterkte en hardheid van gietyster aansienlik verbeter. Daarbenewens kan skandium ook gebruik word as toevoeging vir hoë temperatuur wolfram- en chroomlegerings. Benewens die maak van trouklere vir ander, het Scandium natuurlik 'n hoë smeltpunt en die digtheid daarvan is soortgelyk aan aluminium, en word ook gebruik in liggewig legerings met 'n hoë smeltpunt soos Scandium Titanium Legerings en Scandium Magnesium Legering. Vanweë die hoë prys daarvan word dit egter meestal slegs in vervaardigingsbedrywe soos ruimtetuie en vuurpyle gebruik.
Keramiekmateriaal
Scandium, 'n enkele stof, word gewoonlik in legerings gebruik, en die oksiede daarvan speel 'n belangrike rol in keramiekmateriaal op 'n soortgelyke manier. Die tetragonale zirkonia -keramiekmateriaal, wat as elektrode -materiaal vir vaste oksiedbrandstofselle gebruik kan word, het 'n unieke eienskap waar die geleidingsvermoë van hierdie elektroliet toeneem met toenemende temperatuur en suurstofkonsentrasie in die omgewing. Die kristalstruktuur van hierdie keramiekmateriaal self kan egter nie stabiel bestaan nie en het geen industriële waarde nie; Dit is nodig om sommige stowwe te dop wat hierdie struktuur kan regstel om die oorspronklike eienskappe daarvan te handhaaf. Die byvoeging van 6 ~ 10% skandiumoksied is soos 'n betonstruktuur, sodat sirkonia op 'n vierkantige rooster gestabiliseer kan word.
Daar is ook keramiekmateriaal vir ingenieurswese, soos hoë-sterkte en hoë-temperatuurweerstandige silikonnitried as verdigtings en stabiliseerders.
As 'n verdigter,Skandiumoksiedkan 'n vuurvaste fase SC2SI2O7 aan die rand van fyn deeltjies vorm, en sodoende die hoë temperatuur vervorming van ingenieurskeramiek verminder. In vergelyking met ander oksiede, kan dit die meganiese eienskappe van silikonnitried beter verbeter.
Katalitiese chemie
In chemiese ingenieurswese word skandium dikwels as katalisator gebruik, terwyl SC2O3 gebruik kan word vir dehidrasie en deoksidasie van etanol of isopropanol, ontbinding van asynsuur en die produksie van etileen van CO en H2. Die PT AL -katalisator wat SC2O3 bevat, is ook 'n belangrike katalisator vir die suiwering van swaar oliehidrogenering en verfyningsprosesse in die petrochemiese industrie. In katalitiese kraakreaksies soos cumeen, is die aktiwiteit van SC-Y zeolietkatalisator 1000 keer hoër as dié van aluminium silikaat katalisator; In vergelyking met sommige tradisionele katalisators, sal die ontwikkelingsvooruitsigte van Scandium Catalysts baie helder wees.
Kernenergiebedryf
As u 'n klein hoeveelheid SC2O3 by UO2 in hoë-temperatuur reaktor kernbrandstof voeg, kan dit transformasie, volume-toename en krake wat deur UO2 tot U3O8-omskakeling veroorsaak word, vermy.
Brandstofsel
Net so sal die toevoeging van 2,5% tot 25% skandium by nikkel alkali -batterye hul lewensduur verhoog.
Landbou -teling
In die landbou kan sade soos koring, beet, ertjie, koring en sonneblom met skandiumsulfaat behandel word (die konsentrasie is oor die algemeen 10-3 ~ 10-8mol/L, verskillende plante sal anders wees), en die werklike effek van die bevordering van ontkieming is bereik. Na 8 uur het die droë gewig van wortels en knoppe met onderskeidelik 37% en 78% toegeneem in vergelyking met saailinge, maar die meganisme word nog bestudeer.
Van Nielsen se aandag op die skuld van atoommassa tot vandag, het Scandium al honderd of twintig jaar lank mense se visie betree, maar dit het amper honderd jaar op die bank gesit. Dit was eers in die laat vorige eeu die lewendige ontwikkeling van materiële wetenskap dat dit vir hom lewenskragtigheid gebring het. Vandag het seldsame aardelemente, insluitend skandium, warm sterre geword in materiale wetenskap, wat steeds veranderende rolle in duisende stelsels speel, elke dag meer gemak in ons lewens bring en ekonomiese waarde skep wat nog moeiliker is om te meet.
Postyd: Jun-29-2023