Skarkki, Element -symbolilla SC ja atomien lukumäärä 21, se on helposti liukoinen veteen, voi olla vuorovaikutuksessa kuuman veden kanssa ja tummenee helposti ilmassa. Sen päävalenssi on+3. Sitä sekoitetaan usein gadoliiniumin, erbiumin ja muiden elementtien kanssa, alhaisella saannolla ja pitoisuudella noin 0,0005% kuoressa. Scandiumia käytetään usein erityisten lasi- ja kevyiden korkean lämpötilan seosten valmistukseen.
Tällä hetkellä skandiumin varannot maailmassa ovat vain 2 miljoonaa tonnia, joista 90 ~ 95% sisältyy bauksiitti-, fosforiitti- ja rautatitaniummalmeihin ja pieneen osaan uraani-, torium-, volfram- ja harvinaisten maamatralien, pääasiassa Venäjällä, Kiinassa, Tajikistanissa, Madagascarissa, Norjassa ja muissa maissa. Kiina on erittäin runsaasti skandiumiresursseja, ja valtavat mineraalivarannot liittyvät skandiumiin. Epätäydellisten tilastojen mukaan Kiinan skandiumvarannot ovat noin 600000 tonnia, jotka sisältyvät bauksiitti- ja fosforiittiesiintymiin, porfyyriin ja kvartsilaitoksen volframiesiintymiin Etelä -Kiinassa, harvinaisten maametallien talletukset Bayan Obo -harvinaisessa maapallon magnetiitti -magnetiitti -muodossa sijaitsevassa Mongoliassa ja Panzhuan Vanadium -muotoisessa magnetiitissa.
Skandiumin niukkuuden vuoksi myös skandiumin hinta on erittäin korkea ja huipulla skandiumin hinta korotettiin 10 -kertaiseen kullan hintaan. Vaikka skandiumin hinta on laskenut, se on silti neljä kertaa kullan hinta!
Löydä historia
Vuonna 1869 Mendeleev huomasi atomismassan aukon kalsiumin (40) ja titaanin (48) välillä ja ennusti, että tässä oli myös löydetty väliatoisten massaelementti. Hän ennusti, että sen oksidi on x ₂ o Å. Skandium löysi vuonna 1879 Lars Frederik Nilson Uppsalan yliopistosta Ruotsista. Hän otti sen mustasta harvinaisesta kultakaivoksesta, monimutkaisesta malmista, joka sisältää 8 tyyppisiä metallioksideja. Hän on uupunutErbium (iii) oksidimustasta harvinaisesta kultamalmista ja saatuYtterbium (iii) oksidiTästä oksidista on toinen kevyemmän elementin oksidi, jonka spektri osoittaa, että se on tuntematon metalli. Tämä on Mendeleevin ennustama metalli, jonka oksidi onSc₂o₃. Itse skandiummetalli valmistettiinSkandiumkloridielektrolyyttisen sulamisen avulla vuonna 1937.
Mendeleev
Elektronikokoonpano
Elektronikokoonpano: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D1
Skandium on pehmeä, hopeavalkoinen siirtymämetalli, jonka sulamispiste on 1541 ℃ ja kiehumispiste 2831 ℃.
Huomattavan ajanjakson jälkeen sen löytämisen jälkeen skandiumin käyttöä ei osoitettu sen tuotantovaikeuksien vuoksi. Harvinaisten maametallien elementtien erotusmenetelmien paranemisen myötä skandiumyhdisteiden puhdistamisessa on nyt kypsä prosessivirta. Koska skandium on vähemmän emäksistä kuin yttrium ja lantanidi, hydroksidi on heikoin, joten harvinaisten maametallien sekoitettujen mineraalien, joka sisältää skandiumia, erotetaan harvinaisesta maa -elementista ”vaiheen saostumismenetelmällä”, kun Scandium (III) -hydroksidia käsitellään ammonialla siirrettyään liuokseen. Toinen menetelmä on erottaa skandiumnitraatti nitraatin polaarisella hajoamisella. Koska skandiumnitraatti on helpoin hajottaa, skandium voidaan erottaa. Lisäksi liitteenä olevan skandiumin kattava palautuminen uraanista, toriumista, volframista, tinasta ja muista mineraaliesiintymistä on myös tärkeä skandiumin lähde.
Saatuaan puhtaan skandiumyhdisteen, se muunnetaan SCCL Å: ksi ja CO sulaa KCL: llä ja LICL: llä. Sulaa sinkkiä käytetään katodina elektrolyysiin, aiheuttaen skandiumin saostumaan sinkkielektrodiin. Sitten sinkki haihdutetaan metallisen skandiumin saamiseksi. Tämä on kevyt hopeavalkoinen metalli, jolla on erittäin aktiiviset kemialliset ominaisuudet, jotka voivat reagoida kuuman veden kanssa vetykaasun tuottamiseksi. Joten kuvassa näkemäsi metalliskandium on suljettu pullossa ja suojattu argonikaasulla, muuten skandium muodostaa nopeasti tummankeltaisen tai harmaan oksidikerroksen menettäen kiiltävän metallisen kiiltoansa.
Sovellukset
Valaistusteollisuus
Skandiumin käyttö on keskittynyt erittäin kirkkaisiin suuntiin, eikä sitä ole liioittelua kutsua sitä valon poikaksi. Ensimmäistä skandiumin maagista asetta kutsutaan skandium -natriumvalaisimeksi, jota voidaan käyttää valoa tuhansille kotitalouksille. Tämä on metallihalogenidi sähkövalo: lamppu on täytetty natriumjodidilla ja skandium -triiodidilla, ja skandium ja natriumfolio lisätään samanaikaisesti. Korkean jännitteen purkamisen aikana skandiumioneja ja natriumioneja säteilevät vastaavasti niiden ominaispäästöaallonpituuksien valoa. Natriumin spektriviivat ovat 589,0 ja 589,6 nm, kaksi kuuluisaa keltaista valoa, kun taas skandiumin spektriviivat ovat 361,3 ~ 424,7 nm, sarja lähellä ultravioletti- ja sinisiä valopäästöjä. Koska ne täydentävät toisiaan, tuotettu yleinen vaalea väri on valkoinen valo. Juuri siksi, että skandium -natriumvalaisimilla on korkea valaistustehokkuus, hyvä vaalea väri, virransäästö, pitkän käyttöikä ja voimakas sumujen murtumiskyky, jota niitä voidaan käyttää laajasti televisiokameroissa, neliöissä, urheilupaikoissa ja tienvalaistuksissa, ja ne tunnetaan kolmannen sukupolven valonlähteinä. Kiinassa tämän tyyppistä lamppua mainostetaan vähitellen uudeksi tekniikkana, kun taas joissakin kehittyneissä maissa tämän tyyppistä lamppua käytettiin laajasti jo 1980 -luvun alkupuolella.
Scandiumin toinen taikuusase on aurinkovoimalaiset solut, jotka voivat kerätä maassa hajallaan olevan valon ja muuttaa sen sähköksi ihmisyhteiskunnan ajamiseksi. Scandium on paras estemetalli metallilaitteiden puolijohdepihasoluissa ja aurinkokennoissa.
Sen kolmas taikuusase on γ säteilylähde, tämä maaginen ase voi loistaa kirkkaasti yksinään, mutta paljain silmällä ei voida vastaanottaa tällaista valoa, se on korkean energian fotonivirta. Poimimme yleensä 45SC: n mineraaleista, mikä on skandiumin ainoa luonnolliset isotoopit. Jokainen 45SC -ydin sisältää 21 protonia ja 24 neutronia. 46SC: tä, keinotekoista radioaktiivista isotooppia, voidaan käyttää γ -säteilylähteinä tai merkkiatomeina voidaan käyttää myös pahanlaatuisten kasvainten sädehoitoon. On myös sovelluksia, kuten YTTrium gallium skandium granaattilaser,SkandiumfluoriLasi -infrapunaoptinen kuitu ja skandiumpäällysteinen katodisäde putki televisiossa. Näyttää siltä, että Scandium syntyy kirkkaudella.
Kevytmetalliteollisuus
Skandiumia sen alkuainemuodossa on käytetty laajasti alumiiniseosten seostamiseen. Alumiiniin lisätään niin kauan kuin muutama tuhannesosaa skandiumia, muodostuu uusi AL3SC -vaihe, jolla on metamorfismin rooli alumiiniseoksessa ja tekevät seoksen rakenteesta ja ominaisuuksista muuttuvan merkittävästi. Lisäämällä 0,2% ~ 0,4% SC: tä (joka on todella samanlainen kuin suolan lisäämisen osuus paistettujen vihannesten sekoittamiseen kotona, tarvitaan vain vähän bittiä) voi lisätä seoksen uudelleenkiteyttämislämpötilaa 150-200 ℃: llä ja parantaa merkittävästi korkean lämpötilan lujuutta, rakenteellista vakautta, hitsaustehokkuutta ja korrosioresistenssiä. Se voi myös välttää hajujen ilmiötä, jota on helppo esiintyä pitkän aikavälin työssä korkeissa lämpötiloissa. Korkea lujuus ja korkea sitkeys alumiini-seos, uusi erittäin luja korroosionkestävä hitsattava alumiini-seos, uusi korkean lämpötilan alumiiniseos, erittäin luja neutronisäteilykestävä alumiiniseos jne., Niillä on erittäin houkuttelevia kehitysmahdollisuuksia ilmailu-, ilmailu-, laivoissa, ydinreaktoreilla, kevyissä ajoneuvoissa ja korkean kehitysyhteydessä.
Scandium on myös erinomainen raudan muokkain, ja pieni määrä skandiumia voi parantaa merkittävästi valuraudan voimakkuutta ja kovuutta. Lisäksi skandiumia voidaan käyttää myös lisäaineena korkean lämpötilan volframille ja kromiseoksille. Scandiumilla on tietysti muiden häävaatteiden tekemisen lisäksi korkea ja sen tiheys on samanlainen kuin alumiini, ja sitä käytetään myös korkean sulamispisteen kevyissä seoksissa, kuten Scandium Titanium Seos ja Scandium Magnesium -seos. Korkean hinnan vuoksi sitä käytetään kuitenkin yleensä vain huippuluokan valmistusteollisuudessa, kuten avaruussukkailuissa ja raketeissa.
Keraaminen materiaali
Scandiumia, yhtä ainetta, käytetään yleensä seoksissa, ja sen oksideilla on tärkeä rooli keraamisissa materiaaleissa samalla tavalla. Tetragonaalisella zirkoniumoksidilla keraamisella materiaalilla, jota voidaan käyttää elektrodimateriaalina kiinteiden oksidipolttokennoille, on ainutlaatuinen ominaisuus, jossa tämän elektrolyytin johtavuus kasvaa kasvaessa lämpötilassa ja happipitoisuudessa ympäristössä. Tämän keraamisen materiaalin kiderakenne ei kuitenkaan voi olla vakaasti eikä sillä ole teollisuusarvoa; Jotkut aineet, jotka voivat korjata tämän rakenteen alkuperäisten ominaisuuksiensa ylläpitämiseksi. 6 ~ 10 -prosenttisen skandiumoksidin lisääminen on kuin betonirakenne, jotta zirkoniumoksidia voidaan stabiloida neliöhilaan.
Siellä on myös tekniikan keraamisia materiaaleja, kuten voimakkaasti ja korkean lämpötilan kestäviä piinitridiä tiheäksi ja stabilointiaineena.
Tiheänä,Skandiumoksidivoi muodostaa tulenkestävän faasin SC2SI2O7 hienojen hiukkasten reunalla vähentäen siten tekniikan keramiikan korkean lämpötilan muodonmuutoksia. Muihin oksideihin verrattuna se voi parantaa paremmin piinitridin korkean lämpötilan mekaanisia ominaisuuksia.
Katalyyttinen kemia
Kemiallisessa tekniikassa skandiumia käytetään usein katalyyttinä, kun taas SC2O3: ta voidaan käyttää etanolin tai isopropanolin dehydraatioon ja hapettumiseen, etikkahapon hajoamiseen sekä etyleenin tuotantoon CO: sta ja H2: sta. SC2O3: ta sisältävä Pt Al -katalyytti on myös tärkeä katalysaattori raskaan öljyn hydrauksen puhdistamiselle ja jalostusprosesseille petrokemian teollisuudessa. Katalyyttisissä halkeamisreaktioissa, kuten cumeenissa, SC-Y-zeoliittikatalyytin aktiivisuus on 1000 kertaa korkeampi kuin alumiinisilikaattikatalyytti; Joihinkin perinteisiin katalyytteihin verrattuna skandiumkatalyyttien kehitysnäkymät ovat erittäin kirkkaita.
Ydinenergiateollisuus
Pienen määrän SC2O3: n lisääminen UO2: een korkean lämpötilan reaktorin ydinpolttoaineeseen voi välttää hilanmuutoksen, tilavuuden lisääntymisen ja UO2: n U3O8-muuntamisen aiheuttaman halkeamisen.
Polttokenno
Samoin 2,5–25%: n skandiumin lisääminen nikkeli -alkaliparistoihin lisää niiden käyttöikä.
Maatalouskasvatus
Maataloudessa siemeniä, kuten maissia, juurikkaa, herneä, vehnää ja auringonkukkaa, voidaan hoitaa skandiumsulfaatilla (pitoisuus on yleensä 10-3 ~ 10-8mol/l, eri kasveilla on erilainen), ja itämisen edistämisen todellinen vaikutus on saavutettu. 8 tunnin kuluttua juurten ja silmujen kuivapaino nousi vastaavasti 37% ja 78% verrattuna taimiin, mutta mekanismi on edelleen tutkittu.
Nielsenin huomiosta atomien massatietojen velkaan tänään Scandium on tullut ihmisten visioon vain sata tai kaksikymmentä vuotta, mutta se on melkein istunut penkillä sata vuotta. Vasta viime vuosisadan lopulla materiaalitieteen voimakas kehitys toi hänelle elinvoimaa. Nykyään harvinaisten maametallien elementeistä, mukaan lukien Scandium, on tullut materiaalitieteen kuumia tähtiä, pelaamalla jatkuvasti muuttuvia rooleja tuhansissa järjestelmissä, tuovat enemmän mukavuutta elämäämme päivittäin ja luomalla taloudellista arvoa, jota on vielä vaikeampaa mitata.
Viestin aika: kesäkuu-29-2023