Scandium, met elementsimbool Sc en atoomgetal van 21, is maklik oplosbaar in water, kan interaksie met warm water hê en word maklik donkerder in die lug. Sy hoofvalensie 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 hoë-temperatuur legerings te maak.
Tans is die bewese reserwes van skandium in die wêreld slegs 2 miljoen ton, waarvan 90~95% in Bauxiet-, fosforiet- en ystertitaniumerts voorkom, en 'n klein deel in uraan-, torium-, wolfram- en seldsame aarderts, hoofsaaklik versprei in Rusland, China, Tadjikistan, Madagaskar, Noorweë en ander lande. China is baie ryk aan skandiumbronne, met groot mineraalreserwes wat met skandium verband hou. Volgens onvolledige statistieke is die reserwes van skandium in China ongeveer 600000 ton, wat vervat is in Bauxiet- en fosforietafsettings, porfier en kwartsaarwolframafsettings in Suid-China, seldsame aardafsettings in Suid-China, Bayan Obo seldsame aard-ysterertsafsettings in Binne-Mongolië, en Panzhihua vanadium titanium magnetiet neerslag in Sichuan.
Weens die skaarsheid van skandium is die prys van skandium ook baie hoog, en op sy hoogtepunt is die prys van skandium opgeblaas tot 10 keer die prys van goud. Alhoewel die prys van skandium 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 hier ook 'n onontdekte intermediêre atoommassa-element was. Hy het voorspel dat sy oksied X ₂ O Å is. Scandium is in 1879 deur Lars Frederik Nilson van Uppsala Universiteit in Swede ontdek. Hy het dit uit die swart seldsame goudmyn onttrek, 'n komplekse erts wat 8 soorte metaaloksiede bevat. Hy het onttrekErbium(III)oksieduit swart skaars gouderts, en verkryYtterbium(III)oksiedvan hierdie oksied, en daar is nog 'n oksied van ligter element, waarvan die spektrum wys dat dit 'n onbekende metaal is. Dit is die metaal wat voorspel is deur Mendeleev, wie se oksied isSc₂O₃. Die skandiummetaal self is vervaardig uitSkandiumchlorieddeur elektrolitiese smelting in 1937.
Mendeleev
Elektronkonfigurasie
Elektronkonfigurasie: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
Scandium is 'n sagte, silwerwit oorgangsmetaal met 'n smeltpunt van 1541 ℃ en 'n kookpunt van 2831 ℃.
Vir 'n aansienlike tydperk na die ontdekking daarvan is die gebruik van skandium nie gedemonstreer nie weens die moeilikheid daarvan om te vervaardig. Met die toenemende verbetering van seldsame aarde element skeiding metodes, is daar nou 'n volwasse proses vloei vir die suiwering van skandium verbindings. Omdat skandium minder alkalies is as yttrium en lantanied, is die hidroksied die swakste, dus sal die skandeeraarde-element gemengde mineraal wat skandium bevat deur die "stappresipitasie"-metode geskei word wanneer Scandium(III)-hidroksied met ammoniak behandel word na in oplossing oorgedra word. Die ander metode is om Scandium nitraat te skei deur Polêre ontbinding van nitraat. Omdat skandiumnitraat die maklikste is om te ontbind, kan skandium geskei word. Daarbenewens is die omvattende herwinning van gepaardgaande skandium uit uraan, torium, wolfram, tin en ander mineraalafsettings ook 'n belangrike bron van skandium.
Nadat 'n suiwer skandiumverbinding verkry is, word dit in ScCl Å omgeskakel en saam met KCl en LiCl gesmelt. Die gesmelte sink word as die katode vir elektrolise gebruik, wat veroorsaak dat skandium op die sinkelektrode neerslaan. Dan word die sink verdamp om metaalskandium te verkry. Dit is 'n liggewig silwer wit metaal met baie aktiewe chemiese eienskappe, wat met warm water kan reageer om waterstofgas te genereer. Die metaalskandium wat jy in die prentjie sien word dus in 'n bottel verseël en met argongas beskerm, anders sal skandium vinnig 'n donkergeel of grys oksiedlaag vorm en sy blink metaalglans verloor.
Aansoeke
Beligtingsbedryf
Die gebruike van scandium is in baie helder rigtings gekonsentreer, en dit is nie 'n oordrywing om dit die Seun van die Lig te noem nie. Die eerste towerwapen van scandium word scandium natrium lamp genoem, wat gebruik kan word om lig na duisende huishoudings te bring. Dit is 'n metaalhalied Elektriese lig: die gloeilamp is gevul met natriumjodied en Scandium trijodied, en skandium en natriumfoelie word terselfdertyd bygevoeg. Tydens hoëspanning-ontlading straal skandiumione en natriumione onderskeidelik lig van hul kenmerkende emissiegolflengtes uit. Die spektraallyne van natrium is 589.0 en 589.6 nm, twee bekende geel ligte, terwyl die spektrale lyne van skandium 361.3 ~ 424.7 nm is, 'n reeks van byna ultraviolet en blou lig-emissies. Omdat hulle mekaar aanvul, is die algehele ligkleur wat geproduseer word wit lig. Dit is juis omdat skandiumnatriumlampe die kenmerke van hoë ligdoeltreffendheid, goeie ligkleur, kragbesparing, lang lewensduur en sterk misbrekingsvermoë het, dat hulle wyd gebruik kan word vir televisiekameras, pleine, sportplekke en padbeligting, en staan bekend as die derde generasie ligbronne. In China word hierdie tipe lamp geleidelik as 'n nuwe tegnologie bevorder, terwyl in sommige ontwikkelde lande hierdie tipe lamp reeds in die vroeë 1980's algemeen gebruik is.
Die tweede towerwapen van skandium is fotovoltaïese sonkragselle, wat die lig wat op die grond verstrooi is, kan versamel en dit in elektrisiteit kan verander om die menslike samelewing te dryf. Scandium is die beste versperring metaal in metaal isolator halfgeleier silikon sonselle en sonselle.
Sy derde towerwapen word γ 'n straalbron genoem, hierdie towerwapen kan op sy eie helder skyn, maar hierdie soort lig kan nie met 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 as γ Bestralingsbronne of spooratome kan ook gebruik word vir radioterapie van kwaadaardige gewasse. Daar is ook toepassings soos yttrium gallium scandium granaat laser,Skandiumfluoriedglas infrarooi optiese vesel, en skandiumbedekte katodestraalbuis op televisie. Dit blyk dat skandium met helderheid gebore word.
Allooi industrie
Skandium in sy elementêre vorm is wyd gebruik vir dotering van aluminiumlegerings. Solank as wat 'n paar duisendstes 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 laat verander. Deur 0,2% ~ 0,4% Sc by te voeg (wat regtig soortgelyk is aan die verhouding van sout byvoeg om gebraaide groente by die huis, net 'n bietjie is nodig) kan die herkristallisasie temperatuur van die legering met 150-200 ℃ verhoog, en aansienlik verbeter hoog -temperatuursterkte, strukturele stabiliteit, sweiswerkverrigting en korrosiebestandheid. Dit kan ook die broswordingsverskynsel vermy wat maklik tydens langtermynwerk by hoë temperature voorkom. Hoësterkte en hoë taaiheid aluminiumlegering, nuwe hoësterkte korrosiebestande sweisbare aluminiumlegering, nuwe hoëtemperatuur aluminiumlegering, hoësterkte neutronbestralingsbestande aluminiumlegering, ens., Het baie aantreklike ontwikkelingsvooruitsigte in lugvaart, lugvaart, skepe, kernreaktors, ligte voertuie en hoëspoed-treine.
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 'n bymiddel vir hoë-temperatuur wolfram en chroom allooie. Natuurlik, benewens die maak van trouklere vir ander, het skandium 'n hoë smeltpunt en die digtheid daarvan is soortgelyk aan aluminium, en word ook gebruik in liggewig-legerings met 'n hoë smeltpunt soos skandium-titanium- en skandium-magnesium-legering. Weens sy hoë prys word dit egter oor die algemeen net in hoë-end vervaardigingsbedrywe soos ruimtependeltuie en vuurpyle gebruik.
Keramiek materiaal
Scandium, 'n enkele stof, word oor die algemeen in legerings gebruik, en sy oksiede speel op 'n soortgelyke manier 'n belangrike rol in keramiekmateriale. Die tetragonale sirkoon-keramiekmateriaal, wat as 'n elektrodemateriaal vir soliede 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 wat hierdie struktuur kan regmaak, te dop om die oorspronklike eienskappe daarvan te behou. Om 6~10% Scandium-oksied by te voeg, is soos 'n betonstruktuur, sodat sirkonium op 'n vierkantige rooster gestabiliseer kan word.
Daar is ook ingenieurs-keramiekmateriale soos hoësterkte en hoë-temperatuurbestande silikonnitried as verdigters 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 hoë-temperatuur 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 produksie van etileen uit CO en H2. Die Pt Al katalisator wat Sc2O3 bevat is ook 'n belangrike katalisator vir swaar olie hidrogenering suiwering en raffinering prosesse in die petrochemiese industrie. In katalitiese kraakreaksies soos Cumene, is die aktiwiteit van Sc-Y seoliet katalisator 1000 keer hoër as dié van aluminium silikaat katalisator; In vergelyking met sommige tradisionele katalisators, sal die ontwikkelingsvooruitsigte van skandium-katalisators baie helder wees.
Kernenergie industrie
Die byvoeging van 'n klein hoeveelheid Sc2O3 by UO2 in hoë-temperatuur reaktor kernbrandstof kan tralietransformasie, volume verhoging en krake wat veroorsaak word deur UO2 na U3O8 omskakeling vermy.
Brandstofsel
Net so sal die byvoeging van 2,5% tot 25% skandium tot nikkel alkalibatterye hul lewensduur verhoog.
Landbou teling
In die landbou kan sade soos mielies, beet, ertjies, koring en sonneblom met Scandium sulfaat behandel word (die konsentrasie is oor die algemeen 10-3~10-8mol/L, verskillende plante sal anders hê), en die werklike effek van die bevordering van ontkieming bereik is. 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 aan die skuld van Atoommassa-data tot vandag, het skandium mense se visie vir slegs honderd of twintig jaar betree, maar dit het amper honderd jaar lank op die bank gesit. Dit was eers met die kragtige ontwikkeling van materiële wetenskap in die laat vorige eeu dat dit vir hom lewenskrag gebring het. Vandag het seldsame aardelemente, insluitende skandium, warm sterre in materiaalwetenskap geword, wat steeds veranderende rolle in duisende stelsels speel, wat elke dag meer gemak in ons lewens bring en ekonomiese waarde skep wat selfs moeiliker is om te meet.
Pos tyd: Jun-29-2023