SКандиум, С елемент символ SC и атомно число от 21, лесно се разтвори във вода, може да взаимодейства с гореща вода и лесно да потъмнява във въздуха. Основната му валентност е+3. Често се смесва с гадолиний, ербий и други елементи, с нисък добив и съдържание на приблизително 0,0005% в коричката. Скандалът често се използва за приготвяне на специални стъклени и леки сплави с висока температура.
Понастоящем доказаните резерви на скандий в света са само 2 милиона тона, 90 ~ 95% от които се съдържат в боксит, фосфорт и железни титаниеви руди и малка част в уран, торий, волфрам и редки земни руди, основно разпространени в Русия, Китай, Таджикастан, Мадагаскар, Норвей и други страни. Китай е много богат на скандиеви ресурси, с огромни минерални резерви, свързани със скандий. According to incomplete statistics, the reserves of scandium in China are about 600000 tons, which are contained in Bauxite and phosphorite deposits, porphyry and quartz vein tungsten deposits in South China, rare earth deposits in South China, Bayan Obo rare earth iron ore deposit in Inner Mongolia, and Panzhihua vanadium titanium magnetite deposit in Sichuan.
Поради недостига на скандий, цената на скандия също е много висока, а в своя пик цената на скандия е надута до 10 пъти по -голяма от цената на златото. Въпреки че цената на скандия е паднала, тя все още е четири пъти по -голяма от цената на златото!
Откриване на историята
През 1869 г. Менделеев забелязва празнина в атомна маса между калций (40) и титан (48) и прогнозира, че тук има и неоткрит междинна атомна маса. Той прогнозира, че неговият оксид е x ₂ o Å. Скандиумът е открит през 1879 г. от Ларс Фредерик Нилсън от Университета Упсала в Швеция. Той го извлече от черната рядка златна мина, сложна руда, която съдържа 8 вида метални оксиди. Той е извлекълЕрбий (III) оксидот черна рядка златна руда и полученаИтербий (III) оксидОт този оксид има друг оксид с по -лек елемент, чийто спектър показва, че е неизвестен метал. Това е металът, предвиден от Менделеев, чийто оксид еSc₂o₃. Самият скандиев метал е произведен отСкандиев хлоридчрез електролитично топене през 1937 г.
Менделеев
Конфигурация на електрон
Конфигурация на електрон: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D1
Скандалът е мек, сребърен бял преходен метал с точка на топене 1541 ℃ и точка на кипене от 2831 ℃.
За значителен период от време след откриването му използването на скандий не е демонстрирано поради трудността си в производството. С нарастващото подобряване на методите за разделяне на редките земни елементи вече има зрял процесен поток за пречистване на скандиевите съединения. Тъй като скандиумът е по -малко алкален от итриум и лантанид, хидроксидът е най -слабият, така че рядкото земно елемент, смесен минерал, съдържащ скандий, ще бъде отделен от рядкоземния елемент по метода на „утаяване на стъпката“, когато скандий (III) хидроксид се лекува с амония, след като се прехвърля в разтвор. Другият метод е да се отдели скандиев нитрат чрез полярно разлагане на нитрат. Тъй като скандиевият нитрат е най -лесният за разлагане, скандиумът може да бъде разделен. В допълнение, цялостното възстановяване на придружаващия скандий от уран, торий, волфрам, калай и други минерални отлагания също е важен източник на скандий.
След получаване на чисто скандиево съединение, то се превръща в SCCL Å и се разтопи с KCL и LICL. Разтопеният цинк се използва като катод за електролиза, което води до утаяване на скандий върху цинковия електрод. След това цинкът се изпарява, за да се получи метален скандий. Това е лек сребърен бял метал с много активни химични свойства, които могат да реагират с гореща вода за генериране на водороден газ. Така че металната скандий, който виждате на снимката, е запечатан в бутилка и защитен с аргонов газ, в противен случай скандиумът бързо ще образува тъмножълт или сив оксид слой, губейки лъскавия си метален блясък.
Приложения
Осветителна индустрия
Използването на скандий е концентриран в много ярки посоки и не е преувеличение да го наречем Светлината. Първото вълшебно оръжие на скандий се нарича скандиева натриева лампа, която може да се използва за донасяне на светлина на хиляди домакинства. Това е метална халидна електрическа светлина: крушката е пълна с натриев йодид и скандий трийодид, а скандийът и натриевото фолио се добавят едновременно. По време на високо напрежение, скандиевите йони и натриевите йони съответно излъчват светлината на техните характерни дължини на вълните на емисиите. Спектралните линии на натрий са 589.0 и 589,6 nm, две известни жълти светлини, докато спектралните линии на скандий са 361,3 ~ 424,7 nm, серия от близки ултравиолетови и сини светлинни емисии. Тъй като те се допълват, общият произведен светло цвят е бяла светлина. Именно защото скандиевите натриеви лампи имат характеристиките на висока светеща ефективност, добър цвят на светлината, пестене на мощност, дълъг живот на обслужването и силна способност за разрушаване на мъглата, която те могат да бъдат широко използвани за телевизионни камери, квадратчета, спортни места и пътно осветление и са известни като светлинни източници от трето поколение. В Китай този тип лампа постепенно се популяризира като нова технология, докато в някои развити страни този тип лампа се използва широко още в началото на 80 -те години.
Второто вълшебно оръжие на скандий са слънчеви фотоволтаични клетки, които могат да събират светлината, разпръсната на земята и да я превърнат в електричество, за да управляват човешкото общество. Скандалът е най -добрият бариерен метал в металния изолатор полупроводник силициеви слънчеви клетки и слънчеви клетки.
Третото му вълшебно оръжие се нарича γ източник на лъчи, това вълшебно оръжие може да свети ярко самостоятелно, но този вид светлина не може да бъде получена от простото око, това е високоенергиен поток на фотонен поток. Обикновено извличаме 45sc от минерали, което е единствените естествени изотопи на скандий. Всяко ядро 45Sc съдържа 21 протона и 24 неутрона. 46sc, изкуствен радиоактивен изотоп, може да се използва като γ източници на радиация или проследяващи атоми също могат да се използват за лъчетерапия на злокачествени тумори. Има и приложения като Yttrium gallium scandium garnet laser,Скандиев флуоридСтъклените инфрачервени оптични влакна и скандиево покрито катодно лъчево тръба по телевизията. Изглежда, че скандиумът се ражда с яркост.
Легирана индустрия
Скандалът в елементарната му форма е широко използван за допинг алуминиеви сплави. Докато няколко хиляди скандий се добавят към алуминий, ще се образува нова AL3SC фаза, която ще играе ролята на метаморфизъм в алуминиевата сплав и ще направи структурата и свойствата на смяната на сплавта значително. Добавянето на 0,2% ~ 0,4% SC (което наистина е подобно на съотношението на добавянето на сол за разбъркване на пържени зеленчуци у дома, е необходимо само малко малко) може да повиши температурата на прекристализация на сплавта с 150-200 ℃ и значително да подобри силата на високотемпературата, структурната стабилност, характеристиката на заваряване и устойчивостта на коригиране. Той може също така да избегне феномена на разработването, който е лесно да се случи по време на дългосрочна работа при високи температури. Алуминиева сплав с висока якост и висока здравина, нова устойчива на корозия на корозия, заваряваща алуминиева сплав, нова високотемпературна алуминиева сплав, устойчива на алуминиева сплав с високочестотна алуминий с висока скорост в авиацията.
Скандалът също е отличен модификатор за желязо, а малко количество скандий може значително да подобри силата и твърдостта на чугун. В допълнение, скандиумът може да се използва и като добавка за високотемпературни волфрамови и хром сплави. Разбира се, в допълнение към правенето на сватбени дрехи за други, скандиумът има висока точка на топене и плътността му е подобна на алуминий и се използва и във високи леки сплави за топене, като скандий титаниев сплав и скандиева магнезиева сплав. Въпреки това, поради високата си цена, той обикновено се използва само в производствените индустрии от висок клас, като космически совалки и ракети.
Керамичен материал
Скандалът, едно вещество, обикновено се използва в сплави, а неговите оксиди играят важна роля в керамичните материали по подобен начин. Тетрагоналният циркония керамичен материал, който може да се използва като електроден материал за горивни клетки от твърд оксид, има уникално свойство, при което проводимостта на този електролит се увеличава с повишаване на температурата и концентрацията на кислород в околната среда. Самият кристална структура на този керамичен материал не може да съществува стабилно и няма индустриална стойност; Необходимо е да се допират някои вещества, които могат да фиксират тази структура, за да се поддържа оригиналните му свойства. Добавянето на 6 ~ 10% скандиев оксид е като бетонна конструкция, така че цирконията да може да бъде стабилизирана върху квадратна решетка.
Има и инженерни керамични материали като високоякостна и високотемпературна устойчив силициев нитрид като по-плътници и стабилизатори.
Като уплътнител,Скандиев оксидможе да образува огнеупорна фаза SC2SI2O7 в ръба на фините частици, като по този начин намалява високотемпературната деформация на инженерната керамика. В сравнение с други оксиди, той може по-добре да подобри високотемпературните механични свойства на силициевия нитрид.
Каталитична химия
В химическото инженерство скандиумът често се използва като катализатор, докато SC2O3 може да се използва за дехидратация и дезоксидация на етанол или изопропанол, разлагане на оцетна киселина и производство на етилен от СО и Н2. Pt al катализаторът, съдържащ SC2O3, също е важен катализатор за пречистване на хидрогениране и рафиниране на тежко масло в нефтохимическата индустрия. При каталитични реакции на напукване като кумен, активността на SC-Y зеолитен катализатор е 1000 пъти по-висока от тази на алуминиевия силикатен катализатор; В сравнение с някои традиционни катализатори, перспективите за развитие на скандийните катализатори ще бъдат много ярки.
Ядрена енергийна промишленост
Добавянето на малко количество SC2O3 към UO2 във високотемпературно реакторно ядрено гориво може да избегне трансформацията на решетката, увеличаване на обема и напукване, причинено от UO2 към U3O8 конверсия.
Горивна клетка
По подобен начин добавянето на 2,5% към 25% скандий към батериите на никел алкалите ще увеличи експлоатационния си живот.
Селскостопанско развъждане
В селското стопанство семена като царевица, цвекло, грах, пшеница и слънчоглед могат да бъдат лекувани със скандиев сулфат (концентрацията обикновено е 10-3 ~ 10-8mol/L, различни растения ще имат различен) и е постигнат действителният ефект от насърчаването на покълването. След 8 часа сухото тегло на корените и пъпките се увеличава съответно с 37% и 78% в сравнение с разсад, но механизмът все още се проучва.
От вниманието на Нилсен към дълга на данните за атомната маса до днес, скандиумът влезе в зрението на хората само от сто или двадесет години, но почти седи на пейката от сто години. Едва когато енергичното развитие на материалните науки в края на миналия век му донесе жизненост. Днес редките земни елементи, включително скандий, се превърнаха в горещи звезди в науката за материалите, играят непрекъснато променящи се роли в хиляди системи, носят повече удобство в нашия живот всеки ден и създават икономическа стойност, която е още по-трудна за измерване.
Време за публикация: юни-29-2023