Scandium, kalayan simbol unsur Sc jeung nomer atom 21, gampang leyur dina cai, bisa berinteraksi sareng cai panas, sarta gampang darkens dina hawa. valénsi utama nyaéta +3. Hal ieu mindeng dicampurkeun jeung gadolinium, erbium, sarta elemen séjén, kalawan ngahasilkeun low sarta eusi kira 0,0005% dina kerak. Scandium sering dianggo pikeun ngadamel gelas khusus sareng alloy suhu luhur anu hampang.
Ayeuna, cadangan kabuktian skandium di dunya ngan ukur 2 juta ton, 90 ~ 95% anu dikandung dina bijih Bauxite, fosforit sareng titanium beusi, sareng sabagian leutik dina uranium, thorium, tungsten sareng bijih bumi jarang, utamina disebarkeun di Rusia, Cina, Tajikistan, Madagaskar, Norwégia jeung nagara séjén. Cina beunghar pisan ku sumber skandium, sareng cadangan mineral anu ageung aya hubunganana sareng skandium. Numutkeun statistik teu lengkep, cadangan skandium di Cina ngeunaan 600000 ton, nu dikandung dina Bauxite na deposit phosphorite, porphyry na quartz urat tungsten deposit di Cina Kidul, deposit jarang bumi di Cina Kidul, Bayan Obo langka deposit bijih beusi di. Batin Mongolia, sarta Panzhihua vanadium titanium deposit magnetite di Sichuan.
Kusabab kakurangan skandium, harga skandium ogé luhur pisan, sareng dina puncakna, harga skandium naék ka 10 kali harga emas. Sanajan harga skandium geus turun, éta masih opat kali harga emas!
Ngajalajah Sajarah
Dina 1869, Mendeleev merhatikeun jurang dina massa atom antara kalsium (40) jeung titanium (48), sarta diprediksi yén aya ogé hiji unsur massa atom panengah can kapanggih di dieu. Anjeunna ngaramal yén oksidana nyaéta X ₂ O Å. Scandium kapanggih dina 1879 ku Lars Frederik Nilson ti Universitas Uppsala di Swédia. Anjeunna sasari tina tambang emas hideung langka, bijih kompléks nu ngandung 8 jenis oksida logam. Anjeunna geus sasariÉrbium(III) oksidati bijih emas langka hideung, sarta dialaYtterbium(III) oksidati oksida ieu, tur aya oksida sejen tina unsur torek, spéktrum nu nunjukeun yen eta mangrupa logam kanyahoan. Ieu logam diprediksi ku Mendeleev, anu oksidaSc₂O₃. Logam skandium sorangan dihasilkeun tinaSkandium kloridaku lebur éléktrolitik dina 1937.
Mendeleev
Konfigurasi éléktron
Konfigurasi éléktron: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
Skandium nyaéta logam transisi bodas pérak lemes kalayan titik lebur 1541 ℃ sareng titik didih 2831 ℃.
Pikeun periode considerable waktu sanggeus kapanggihna, pamakéan skandium teu nunjukkeun alatan kasusah dina produksi. Kalayan paningkatan metode pamisahan unsur bumi jarang, ayeuna aya aliran prosés anu dewasa pikeun ngamurnikeun sanyawa skandium. Kusabab skandium kirang basa tibatan yttrium sareng Lanthanide, hidroksida mangrupikeun anu paling lemah, janten unsur bumi jarang anu dicampur mineral anu ngandung skandium bakal dipisahkeun tina unsur bumi jarang ku metode "présipitasi léngkah" nalika Skandium (III) hidroksida dirawat kalayan amonia saatos. ditransferkeun kana solusi. Métode séjén nyaéta pikeun misahkeun Skandium nitrat ku dékomposisi Polar nitrat. Kusabab skandium nitrat nyaéta panggampangna pikeun terurai, skandium bisa dipisahkeun. Salaku tambahan, pamulihan komprehensif pikeun ngiringan skandium tina uranium, thorium, tungsten, timah sareng deposit mineral sanésna ogé mangrupikeun sumber skandium anu penting.
Sanggeus meunangkeun sanyawa skandium murni, éta dirobah jadi ScCl Å jeung co dilebur jeung KCl jeung LiCl. Séng molten dipaké salaku katoda pikeun éléktrolisis, ngabalukarkeun skandium endapanana dina éléktroda séng. Saterusna, séng diuapkeun pikeun meunangkeun skandium logam. Ieu logam bodas pérak lightweight mibanda sipat kimiawi pisan aktif, nu bisa meta jeung cai panas pikeun ngahasilkeun gas hidrogén. Jadi skandium logam nu katingali dina gambar ieu disegel dina botol jeung ditangtayungan ku gas argon, disebutkeun scandium bakal gancang ngabentuk lapisan oksida konéng atawa kulawu poék, kaleungitan luster logam ngagurilap na.
Aplikasi
Industri cahaya
Mangpaat skandium konsentrasi dina arah anu terang pisan, sareng henteu kaleuleuwihi pikeun nyebatna Putra Cahaya. Pakarang sulap munggaran skandium disebut lampu natrium skandium, anu tiasa dianggo pikeun nyangking cahaya ka rébuan rumah tangga. Ieu mangrupikeun lampu listrik halida logam: bohlamna ngeusi Sodium iodide sareng Scandium triiodide, sareng skandium sareng natrium foil ditambah dina waktos anu sami. Salila ngurangan tegangan tinggi, ion skandium jeung ion natrium masing-masing ngaluarkeun cahaya tina panjang gelombang émisi karakteristik maranéhanana. Garis spéktral natrium nyaéta 589.0 sareng 589.6 nm, dua lampu konéng anu kasohor, sedengkeun garis spéktral skandium nyaéta 361.3 ~ 424.7 nm, séri émisi sinar ultraviolét sareng biru anu caket. Kusabab aranjeunna ngalengkepan silih, warna lampu sakabéh dihasilkeun lampu bodas. Justta sabab lampu natrium skandium gaduh ciri efisiensi bercahaya anu luhur, warna cahaya anu saé, hemat daya, umur panjang, sareng kamampuan pegatna kabut anu kuat anu tiasa dianggo pikeun kaméra televisi, alun-alun, tempat olahraga, sareng lampu jalan, sarta dipikawanoh salaku sumber cahaya generasi katilu. Di Cina, lampu jenis ieu laun-laun diwanohkeun salaku téknologi anyar, sedengkeun di sababaraha nagara maju, lampu jenis ieu loba dipaké dina awal taun 1980-an.
Pakarang magic kadua scandium nyaéta sél photovoltaic surya, nu bisa ngumpulkeun cahaya sumebar dina taneuh jeung ngahurungkeun kana listrik pikeun ngajalankeun masarakat manusa. Scandium nyaéta logam panghalang pangalusna dina insulator logam semikonduktor sél surya silikon jeung sél surya.
Pakarang sihir katilu na disebut γ A sumber sinar, pakarang magic ieu bisa caang caang sorangan, tapi jenis ieu cahaya teu bisa ditarima ku mata taranjang, éta aliran foton énergi tinggi. Urang biasana nimba 45Sc tina mineral, nu hijina isotop alam skandium. Unggal inti 45Sc ngandung 21 proton jeung 24 neutron. 46Sc, isotop radioaktif jieunan, bisa dipaké salaku sumber radiasi γ atawa atom tracer ogé bisa dipaké pikeun radiotherapy tumor ganas. Aya ogé aplikasi sapertos yttrium gallium scandium garnet laser,Skandium fluoridakaca serat optik infra red, sarta scandium coated tabung sinar katoda dina televisi. Sigana skandium dilahirkeun kalayan kacaangan.
Industri alloy
Scandium dina bentuk unsurna parantos seueur dianggo pikeun doping alloy aluminium. Salami sababaraha sarébu skandium ditambahkeun kana aluminium, fase Al3Sc anyar bakal kabentuk, anu bakal maénkeun peran Metamorphism dina alloy aluminium sarta nyieun struktur jeung sipat alloy robah nyata. Nambahkeun 0.2% ~ 0.4% Sc (anu bener sarupa proporsi nambahkeun uyah ka aduk sayuran digoréng di imah, ngan saeutik diperlukeun) bisa ningkatkeun suhu recrystallization tina alloy ku 150-200 ℃, sarta nyata ngaronjatkeun luhur. kakuatan -temperature, stabilitas struktural, kinerja las, sarta lalawanan korosi. Ogé bisa nyingkahan fenomena embrittlement anu gampang lumangsung salila gawé jangka panjang dina suhu luhur. Kakuatan tinggi sareng alloy aluminium kateguhan tinggi, alloy aluminium weldable tahan korosi-kakuatan luhur, alloy aluminium suhu luhur anyar, alloy aluminium tahan iradiasi neutron kakuatan tinggi, jsb, gaduh prospek pangembangan anu pikaresepeun pisan dina aeroangkasa, penerbangan, kapal, réaktor nuklir, kandaraan ringan jeung karéta-speed tinggi.
Scandium ogé mangrupa modifier alus teuing pikeun beusi, sarta jumlah leutik scandium nyata bisa ningkatkeun kakuatan sarta karasa beusi tuang. Salaku tambahan, skandium ogé tiasa dianggo salaku aditif pikeun tungsten suhu luhur sareng alloy kromium. Tangtosna, sajaba nyieun baju kawinan keur batur, scandium ngabogaan titik lebur tinggi jeung dénsitas na sarupa aluminium, sarta ogé dipaké dina titik lebur tinggi alloy lightweight kayaning alloy titanium scandium jeung alloy magnésium scandium. Nanging, kusabab hargana anu luhur, éta umumna ngan ukur dianggo dina industri manufaktur high-end sapertos pesawat angkasa sareng rokét.
Bahan keramik
Skandium, zat tunggal, umumna dipaké dina alloy, sarta oksida na maénkeun peran penting dina bahan keramik dina cara nu sarupa. Bahan keramik zirconia tetragonal, anu tiasa dianggo salaku bahan éléktroda pikeun sél suluh oksida padet, gaduh sipat unik dimana konduktivitas éléktrolit ieu ningkat kalayan ningkatna suhu sareng konsentrasi oksigén di lingkungan. Sanajan kitu, struktur kristal tina bahan keramik ieu sorangan teu bisa aya stably sarta euweuh nilai industri; Perlu doping sababaraha zat anu tiasa ngalereskeun struktur ieu pikeun ngajaga sipat aslina. Nambahkeun 6 ~ 10% Scandium oksida kawas struktur beton, ku kituna zirconia bisa stabilized dina kisi pasagi.
Aya ogé bahan keramik rékayasa sapertos silikon nitrida tahan-kakuatan sareng suhu luhur salaku densifier sareng stabilisator.
Salaku densifier,Skandium oksidabisa ngabentuk fase refractory Sc2Si2O7 di ujung partikel rupa, sahingga ngurangan deformasi suhu luhur keramik rékayasa. Dibandingkeun sareng oksida anu sanés, éta tiasa ningkatkeun sipat mékanis suhu luhur silikon nitrida.
Kimia katalitik
Dina rékayasa kimia, skandium sering dianggo salaku katalis, sedengkeun Sc2O3 tiasa dianggo pikeun dehidrasi sareng déoksidasi étanol atanapi isopropanol, dékomposisi asam asétat, sareng produksi étiléna tina CO sareng H2. Katalis Pt Al anu ngandung Sc2O3 ogé mangrupikeun katalis penting pikeun purifikasi hidrogenasi minyak beurat sareng prosés pemurnian dina industri pétrokimia. Dina réaksi cracking katalitik kayaning Cumene, aktivitas katalis Sc-Y zeolit téh 1000 kali leuwih luhur batan katalis Aluminium silikat; Dibandingkeun sareng sababaraha katalis tradisional, prospek pangembangan katalis skandium bakal terang pisan.
Industri énergi nuklir
Nambahkeun sajumlah leutik Sc2O3 kana UO2 dina bahan bakar nuklir reaktor suhu luhur tiasa nyegah transformasi kisi, paningkatan volume, sareng retakan anu disababkeun ku konversi UO2 ka U3O8.
sél suluh
Nya kitu, nambahkeun 2,5% nepi ka 25% scandium kana accu alkali nikel baris ngaronjatkeun kahirupan layanan maranéhanana.
Pembibitan tatanén
Dina tatanén, siki kayaning jagong, bit, kacang polong, gandum jeung sunflower bisa diolah jeung Scandium sulfat (konsentrasi umumna 10-3 ~ 10-8mol / L, tutuwuhan béda bakal béda), sarta pangaruh sabenerna promosi pengecambahan. geus kahontal. Saatos 8 jam, beurat garing akar sareng kuncup ningkat masing-masing ku 37% sareng 78% dibandingkeun sareng bibit, tapi mékanismena masih ditaliti.
Tina perhatian Nielsen kana hutang data massa Atom dugi ka ayeuna, skandium parantos asup kana visi masarakat ngan ukur saratus atanapi dua puluh taun, tapi parantos ampir linggih dina bangku salami saratus taun. Teu nepi ka ngembangkeun vigorous élmu material dina ahir abad panungtungan nu eta dibawa vitalitas ka anjeunna. Kiwari, unsur bumi jarang, kaasup skandium, geus jadi béntang panas dina elmu material, maénkeun peran kantos-ngarobah dina rébuan sistem, bringing leuwih genah pikeun kahirupan urang unggal poé, sarta nyieun nilai ékonomi nu malah leuwih hese diukur.
waktos pos: Jun-29-2023