SCandium, z symbolem elementu SC i liczbą atomową 21, jest łatwo rozpuszczalny w wodzie, może oddziaływać z gorącą wodą i łatwo przyciemnia w powietrzu. Jego główna wartościowość wynosi+3. Często miesza się z gadolinem, erbium i innymi pierwiastkami, o niskiej wydajności i zawartości około 0,0005% w skórce. Scandium jest często używane do tworzenia specjalnych szkła i lekkich stopów wysokiej temperatury.
Obecnie sprawdzone rezerwy Scandyum na świecie wynoszą tylko 2 miliony ton, z czego 90 ~ 95% jest zawartych w rudach boksytu, fosforytów i żelaza oraz niewielka część w krajach uranu, torach, wolframu i ziem rzadkich, głównie dystrybuowanych w Rosji, Chinach, Tajikistanie, Madagaskaru, Norją i innym. Chiny są bardzo bogate w zasoby Scandium, z ogromnymi rezerwami minerałów związanymi ze Scandium. Według niekompletnych statystyk rezerwy Scandium w Chinach wynoszą około 600000 ton, które są zawarte w złożach boksytu i fosforytów, porfirii i kwarcowej złożach wolframu żyły w południowych Chinach w południowych Chinach w południowych Chinach, Bayan OBO Rure Ziemia Depozytu ruda żelaza w wewnętrznej masie.
Ze względu na niedobór Scandium cena Scandyum jest również bardzo wysoka, a w szczytowym momencie cena Scandyum została zawyżona do 10 -krotnej ceny złota. Chociaż spadła cena Scandium, wciąż jest czterokrotnie niż cena złota!
Odkrywanie historii
W 1869 r. Mendelev zauważył lukę w masie atomowej między wapniem (40) a tytanem (48) i przewidział, że istnieje również nieodkryty pośredni element masy atomowej. Przewidował, że jego tlenek wynosi x ₂ o Å. Scandium zostało odkryte w 1879 roku przez Larsa Frederika Nilsona z Uniwersytetu Uppsala w Szwecji. Wyodrębnił go z czarnej rzadkiej kopalni złota, złożonej rudy zawierającej 8 rodzajów tlenków metali. WyodrębniłTlenek Erbium (III)z czarnej rzadkiej rudy złota i uzyskanaTlenek Ytterbium (III)Z tego tlenku i istnieje inny tlenek lżejszego elementu, którego widmo pokazuje, że jest to nieznany metal. To jest metal przewidywany przez Mendeleeva, którego tlenek jestSc₂o₃. Sam metal Scandium został wyprodukowany zChlorek Scandiumprzez topnienie elektrolityczne w 1937 r.
Mendelev
Konfiguracja elektronów
Konfiguracja elektronów: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D1
Scandium to miękki, srebrny biały metal przejściowy o temperaturze topnienia 1541 ℃ i temperaturę wrzenia 2831 ℃.
Przez długi czas po jego odkryciu użycie Scandium nie zostało wykazane ze względu na jego trudność w produkcji. Wraz ze wzrostem poprawy metod separacji elementów ziem rzadkich istnieje dojrzały przepływ procesu do oczyszczania związków Scandium. Ponieważ Scandium jest mniej alkaliczne niż Yttrium i Lantanid, wodorotlenek jest najsłabszy, więc mieszany minerał zawierający pierwiastek ziem rzadkich zostanie oddzielony od elementu rzadkiego ziemi metodą „opadania studzienkowego”, gdy skandum (III) wodorotlenek jest leczony amoniakiem po przeniesieniu do roztworu. Inną metodą jest oddzielenie azotanu Scandium przez polarne rozkład azotanu. Ponieważ azotan Scandium jest najłatwiejszy do rozkładu, Scandium można oddzielić. Ponadto kompleksowe odzyskiwanie towarzyszącego Scandium z uranu, toru, wolframu, cyny i innych złóż mineralnych jest również ważnym źródłem Scandium.
Po uzyskaniu czystego związku Scandium przekształca się w ScCl Å i CO stopi się z KCl i LICL. Stopiony cynk jest stosowany jako katoda do elektrolizy, powodując wytrącanie się skandium na elektrodzie cynku. Następnie cynk odparowuje się w celu uzyskania metalicznego skandum. Jest to lekki srebrny biały metal o bardzo aktywnych właściwościach chemicznych, który może reagować z gorącą wodą w celu wytwarzania gazu wodorowego. Tak więc metalowa skandium, które widzisz na zdjęciu, jest uszczelnione w butelce i chronione gazem argonowym, w przeciwnym razie Scandium szybko utworzy ciemną żółtą lub szarą warstwę tlenku, tracąc błyszczący metalowy połysk.
Zastosowania
Przemysł oświetlenia
Zastosowania Scandyum są skoncentrowane w bardzo jasnych kierunkach i nie jest przesadą, aby nazwać to synem światła. Pierwsza magiczna broń Scandium nazywa się Scandium Sodium Lampa, którą można wykorzystać do przyniesienia światła tysięcy gospodarstw domowych. Jest to metalowe światło elektryczne halogenku: żarówka jest wypełniona jodkiem sodu i trójstronnym triodydem, a jednocześnie dodawane są scandium i folii sodu. Podczas rozładowania wysokiego napięcia jony skandum i jony sodu odpowiednio emitują światło ich charakterystycznych długości fali emisji. Linie spektralne sodu wynoszą 589,0 i 589,6 nm, dwa słynne żółte światła, podczas gdy linie spektralne Scandium wynoszą 361,3 ~ 424,7 nm, serię emisji bliskiej ultrafioletowej i niebieskiego światła. Ponieważ się uzupełniają, ogólny wytworzony światło to białe światło. Właśnie dlatego, że lampy sodowe Scandium mają charakterystykę o wysokiej wydajności świetlistej, dobrego jasnego koloru, oszczędności energii, długiej żywotności i silnej zdolności do łamania mgły, że mogą być szeroko stosowane do kamer telewizyjnych, kwadratów, miejsc sportowych i oświetlenia drogowego i są znane jako źródła światła trzeciej generacji. W Chinach ten rodzaj lampy jest stopniowo promowany jako nowa technologia, podczas gdy w niektórych krajach rozwiniętych ten rodzaj lampy był szeroko stosowany już na początku lat osiemdziesiątych.
Drugą magiczną bronią Scandium są ogniwa fotowoltaiczne słoneczne, które mogą zebrać światło rozproszone na ziemi i zamienić je w energię elektryczną, aby napędzać społeczeństwo ludzkie. Scandium jest najlepszym metalem barierowym w izolatorze metalowym półprzewodnikowym silikonowym ogniwom słonecznym i ogniwom słonecznym.
Jego trzecia magiczna broń nazywa się γ źródłem promienia, ta magiczna broń może sama świecić jasno, ale tego rodzaju światło nie można odbierać gołym okiem, jest to wysokoenergetyczny przepływ fotonów. Zwykle wydobywamy 45sc z minerałów, co jest jedynymi naturalnymi izotopami Scandyum. Każde jądro 45SC zawiera 21 protonów i 24 neutrony. 46SC, sztuczny radioaktywny izotop, może być stosowany jako źródła promieniowania γ lub atomy znacznika mogą być również stosowane do radioterapii nowotworów złośliwych. Istnieją również zastosowania, takie jak laser galantu galu galusFluor ScandiumSzklana podczerwieni światłowca i rurka katodowa powlekana Scandium w telewizji. Wygląda na to, że Scandium rodzi się z jasnością.
Branża stopowa
Scandium w postaci elementarnej jest szeroko stosowane do domieszkowania stopów aluminium. Dopóki do aluminium dodaje się kilka tysięcznych Scandium, powstanie nowa faza AL3SC, która będzie odgrywać rolę metamorfizmu w stopie aluminium i znacznie spowoduje, że struktura i właściwości zmiany stopu. Dodanie 0,2% ~ 0,4% SC (co jest naprawdę podobne do proporcji dodawania soli do smażonych warzyw w domu, potrzebne jest tylko trochę) może zwiększyć temperaturę rekrystalizacji stopu o 150-200 ℃ i znacznie poprawić wytrzymałość o wysokiej temperaturze, stabilność strukturalną, wydajność spawania i odporność na korozję. Może również uniknąć zjawiska kruchości, które można łatwo wystąpić podczas długoterminowej pracy w wysokich temperaturach. Stop aluminium o wysokiej wytrzymałości i wysokiej wytrzymałości, nowy spawany stop aluminium oporny na korozję o wysokiej wytrzymałości, nowy stop, aluminiowe, aluminiowe, aluminiowe, aluminiowe, aluminiowe, lawojenowe, aluminiowe o wysokiej temperaturze, aluminiowe.
Scandium jest również doskonałym modyfikatorem żelaza, a niewielka ilość Scandium może znacznie poprawić siłę i twardość żeliwa. Ponadto Scandium może być również stosowane jako dodatek do wysokotemperatury wolframu i stopów chromu. Oczywiście, oprócz tworzenia ubrań ślubnych dla innych, Scandium ma wysoką temperaturę topnienia, a jego gęstość jest podobna do aluminium, a także jest stosowana w lekkich stopach topnienia, takich jak stop tytanowy i stop magnezu Scandium i stop magnezu. Jednak ze względu na swoją wysoką cenę jest zasadniczo stosowana tylko w wysokiej klasy branżach produkcyjnych, takich jak promoty kosmiczne i rakiety.
Materiał ceramiczny
Scandium, pojedyncza substancja, jest zwykle stosowana w stopach, a jej tlenki odgrywają ważną rolę w materiałach ceramicznych w podobny sposób. Materiał ceramiczny tetragonalny cyrkonia, który może być stosowany jako materiał elektrody do ogniw paliwowych tlenku stałego, ma unikalną właściwość, w której przewodność tego elektrolitu wzrasta wraz ze wzrostem temperatury i stężenia tlenu w środowisku. Jednak struktura krystaliczna tego samego materiału ceramicznego nie może istnieć stabilnie i nie ma wartości przemysłowej; Konieczne jest domieszkowanie niektórych substancji, które mogą naprawić tę strukturę w celu utrzymania jej pierwotnych właściwości. Dodanie 6 ~ 10% tlenku Scandium jest jak betonowa struktura, dzięki czemu cyklon można ustabilizować na kwadratowej sieci.
Istnieją również materiały ceramiczne inżynieryjne, takie jak wysokiej wytrzymałości i odporne na wysokiej temperatury azotek krzemowy, jako gensowne i stabilizatory.
Jako gensier,Tlenek Scandiummoże tworzyć fazę oporną SC2SI2O7 na krawędzi drobnych cząstek, zmniejszając w ten sposób deformację ceramiki inżynieryjnej w wysokiej temperaturze. W porównaniu z innymi tlenkami może lepiej poprawić wysokiej temperatury właściwości mechaniczne azotku krzemu.
Chemia katalityczna
W inżynierii chemicznej Scandium jest często stosowane jako katalizator, podczas gdy SC2O3 może być stosowany do odwodnienia i odczepienia etanolu lub izopropanolu, rozkładu kwasu octowego i wytwarzania etylenu z CO i H2. Katalizator PT Al zawierający SC2O3 jest również ważnym katalizatorem procesów oczyszczania i rafinacji oczyszczania oleju ciężkiego w przemyśle petrochemicznym. W katalitycznych reakcjach pękania, takich jak cumene, aktywność katalizatora zeolitu Sc-y jest 1000 razy wyższa niż aktywność katalizatora krzemianowego glinu; W porównaniu z niektórymi tradycyjnymi katalizatorami perspektywy rozwoju katalizatorów Scandium będą bardzo jasne.
Przemysł energii jądrowej
Dodanie niewielkiej ilości SC2O3 do UO2 do paliwa jądrowego reaktora o wysokiej temperaturze może uniknąć transformacji sieci, wzrostu objętości i pęknięcia spowodowanego konwersją UO2 na U3O8.
Ogniwo paliwowe
Podobnie, dodanie 2,5% do 25% scandium do akumulatorów alkalicznych niklu zwiększy ich żywotność.
Hodowla rolnicza
W rolnictwie nasiona, takie jak kukurydza, burak, groch, pszenica i słonecznik, można leczyć siarczanem Scandium (stężenie jest ogólnie 10-3 ~ 10-8mol/l, różne rośliny będą miały różne) i osiągnięto rzeczywisty wpływ promowania kiełkowania. Po 8 godzinach sucha masa korzeni i pąków wzrosła odpowiednio o 37% i 78% w porównaniu z sadzonkami, ale mechanizm jest nadal badany.
Od uwagi Nielsena na zadłużenie danych masowych atomowych do dziś, Scandium pojawia się w wizji ludzi od zaledwie stu lub dwadzieścia lat, ale prawie siedział na ławce od stu lat. Dopiero energiczny rozwój nauki materialnej pod koniec ubiegłego wieku przyniósł mu witalność. Dzisiaj elementy ziem rzadkich, w tym Scandyium, stały się gorącymi gwiazdami w dziedzinie materiałów, odgrywając ciągle zmieniające się role w tysiącach systemów, przynosząc większą wygodę w naszym życiu każdego dnia i tworząc wartość ekonomiczną, która jest jeszcze trudniejsza do zmierzenia.
Czas po: 29-2023