SCandium, se symbolem prvku SC a atomový počet 21, je snadno rozpustný ve vodě, může interagovat s horkou vodou a snadno ztmavne ve vzduchu. Jeho hlavní valence je+3. Často se mísí s gadoliniem, erbiem a dalšími prvky, s nízkým výtěžkem a obsahem přibližně 0,0005% v kůře. Skandium se často používá k přípravě speciálních skleněných a lehkých vysokoteplotních slitin.
V současné době jsou osvědčené rezervy skandium na světě pouze 2 miliony tun, z nichž 90 ~ 95% jsou obsaženy v bauxitu, fosforitu a železném titanu a malou roli v uranu, thoriu, wolframech a rudách vzácných zemí, hlavně v Rusku, Číně, Číně, TAJIKISTANCI, Norway a dalších zemích. Čína je velmi bohatá na skandiální zdroje, s obrovskými minerálními rezervami souvisejícími se skandiem. Podle neúplných statistik jsou rezervy skandium v Číně asi 600 000 tun, které jsou obsaženy v depozitách bauxitu a fosforitu, porfyry a křemenné žilní tungstenské depozity v jižní Číně, v jižní Číně v jihočí Číně, v depozitu v ložisku v ložisku v sichuánu.
Vzhledem k nedostatku skandium je cena skandium také velmi vysoká a na svém vrcholu byla cena skandium nafouknuta na desetinásobek ceny zlata. Přestože cena skandium klesla, je to stále čtyřikrát vyšší cena zlata!
Objevování historie
V roce 1869 si Mendeleev všiml mezery v atomové hmotě mezi vápníkem (40) a titanem (48) a předpovídal, že zde byl také neobjevený mezilehlou atomovou hmotnost. Předpovídal, že jeho oxid je x ₂ o Å. Skandium objevil v roce 1879 Lars Frederik Nilson z Uppsala University ve Švédsku. Vytáhl jej z černé vzácné zlaté doly, komplexní rudy, která obsahuje 8 typů oxidů kovů. ExtrahovalOxid erbium (III)z černé vzácné zlaté rudy a získanéOxid ytterbium (III)Z tohoto oxidu a existuje další oxid lehčího prvku, jehož spektrum ukazuje, že se jedná o neznámý kov. Toto je kov předpovídaný Mendeleevem, jehož oxid jeSc₂o₃. Samotný skandiální kov byl vyroben zChlorid skandiumelektrolytickým tání v roce 1937.
Mendeleev
Elektronová konfigurace
Elektronová konfigurace: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D1
Skandium je měkký, stříbrný bílý přechodný kov s bodem tání 1541 ℃ a bodem varu 2831 ℃.
Po značné době po jeho objevu nebylo použití skandium prokázáno kvůli jeho obtížím ve výrobě. Se zvyšujícím se zlepšením metod separace prvků vzácných zemin nyní existuje zralý tok procesu pro čištění skandiálních sloučenin. Protože skandium je méně alkalické než yttrium a lanthanid, hydroxid je nejslabší, takže prvek smíšeného minerálu vzácného zeminu obsahujícího skandium bude oddělen od prvku vzácné zeminy „krokovým srážením“ metodou, když je skandium (III) hydroxid ošetřen amoniakem amoniakem. Druhou metodou je oddělit dusičnan skandium polárním rozkladem dusičnanu. Protože dusičnan skandium je nejjednodušší rozložení, může být skandium oddělen. Kromě toho je také důležitým zdrojem skandium také komplexní zotavení doprovodných skandium z uranu, thoria, wolframu, cínu a dalších minerálních ložisek.
Po získání čisté skandiální sloučeniny je převedena na SCCL Å a roztavena s KCl a LICL. Roztavený zink se používá jako katoda pro elektrolýzu, což způsobuje, že skandium sráží na elektrodě zinku. Poté se zink odpaří, aby se získal kovový skandium. Jedná se o lehký stříbrný bílý kov s velmi aktivními chemickými vlastnostmi, které mohou reagovat s horkou vodou a vytvářet vodíkový plyn. Kovové skandium, které vidíte na obrázku, je tedy utěsněno v láhvi a chráněno argonovým plynem, jinak skandium rychle vytvoří tmavě žlutou nebo šedou oxidovou vrstvu a ztratí svůj lesklý kovový lesk.
Aplikace
Osvětlovací průmysl
Použití skandium je soustředěno ve velmi jasných směrech a není to přehnané nazývat to Synem světla. První magická zbraň skandium se nazývá skandová sodíková lampa, kterou lze použít k přivedení světla tisíc domácností. Jedná se o elektrické světlo halogenidu kovu: žárovka je naplněna jodidem sodným a skandovým trioididem a současně se přidává skandium a fólie sodíku. Během vysokého napětí vypouštění skandiálních iontů a sodíkových iontů emitují světlo jejich charakteristických emisních vlnových délek. Spektrální linie sodíku jsou 589,0 a 589,6 nm, dvě slavná žlutá světla, zatímco spektrální linie skandium jsou 361,3 ~ 424,7 nm, řada emisí ultrafialu a modrého světla. Protože se navzájem doplňují, celková produkovaná barva světla je bílé světlo. Je to právě proto, že lampy sodíku sodíku mají vlastnosti vysoké světelné účinnosti, dobrou barvu světla, úspory energie, dlouhé životnosti a silné schopnosti lámání mlhy, které mohou být široce používány pro televizní kamery, čtverce, sportovní místa a silniční osvětlení a jsou známé jako světelné zdroje třetí generace. V Číně se tento typ lampy postupně propaguje jako nová technologie, zatímco v některých rozvinutých zemích byl tento typ lampy široce používán již na začátku 80. let.
Druhou magickou zbraní skandium jsou solární fotovoltaické buňky, které mohou shromažďovat světlo rozptýlené na zemi a proměnit jej v elektřinu, aby řídila lidskou společnost. Skandium je nejlepším bariérovým kovem v kovových izolátorech polovodičových křemíkových solárních buňkách a solárních článcích.
Jeho třetí magická zbraň se nazývá γ jako zdroj paprsku, tato magická zbraň může jasně zářit sama o sobě, ale tento druh světla nemůže být pouhým okem přijat, je to vysoce energetický fotonový tok. Obvykle extrahujeme 45sc z minerálů, což je jediné přirozené izotopy skandium. Každé 45sc jádro obsahuje 21 protonů a 24 neutronů. 46SC, umělý radioaktivní izotop, lze použít jako zdroje záření nebo atomů stopovacích zařízení, které lze také použít pro radioterapii maligních nádorů. Existují také aplikace, jako je Yttrium Gallium Scandium Granátový laser,Skandiální fluoridSkleněné infračervené optické vlákno a katoda potažená skandium v televizi. Zdá se, že skandium se rodí s jasem.
Průmysl slitin
Skandium ve své elementární formě se široce používá pro dopingové slitiny hliníku. Dokud bude do hliníku přidáno několik tisícin skandu, bude vytvořena nová fáze AL3SC, která bude hrát metamorfní roli ve slitině hliníku a bude výrazně změnit strukturu a vlastnosti slitiny. Přidání 0,2% ~ 0,4% SC (což je opravdu podobné podílu přidání soli k míchání smažené zeleniny doma, je zapotřebí jen trochu) může zvýšit rekrystalizační teplotu slitiny o 150-200 ℃ a výrazně zlepšit vysokou pevnost v teplotě, strukturální stabilitu, výkon svařování a korozi. Může se také vyhnout fenoménu zvřením, který se snadno vyskytuje během dlouhodobé práce při vysokých teplotách. Vysoká pevnost a vysoká houževnatost hliníková slitina, nová vysoce pevná korozi odolná s svařovatelnou slitinou hliníku, nová hliníková slitina s vysokou teplotou, jaderná slitina, lehké vozidla a vysoce proudové vozidla a vysoce rychlé vozidla a vysoce rychlé vozidla a vysokorychlostní vozidla a vysokorychlostní vozidla a vysokorychlostní vozidla.
Skandium je také vynikajícím modifikátorem pro železo a malé množství skandium může výrazně zlepšit sílu a tvrdost litiny. Kromě toho lze skandium také použít jako přísada pro vysokoteplotní wolfram a slitiny chromia. Samozřejmě, kromě výroby svatebních oděvů pro ostatní, má skandium vysoký bod tání a jeho hustota je podobná hliníku a používá se také ve lehkých slitinách tání, jako je slitina skandiálního titanu a slitina skandiálního hořčíku. Díky své vysoké ceně se však obecně používá pouze ve špičkových výrobních odvětvích, jako jsou kosmické raketoviny a rakety.
Keramický materiál
Skandium, jedna látka, se obecně používá ve slitinách a jeho oxidy hrají důležitou roli v keramických materiálech podobným způsobem. Tetragonální keramický materiál tetragonálního zirkonia, který lze použít jako elektrodový materiál pro palivové články s oxidem pevného oxidu, má jedinečnou vlastnost, kde se vodivost tohoto elektrolytu zvyšuje se zvyšující se teplotou a koncentrací kyslíku v prostředí. Krystalová struktura tohoto keramického materiálu však sama o sobě nemůže existovat stabilně a nemá žádnou průmyslovou hodnotu; Je nutné dopirovat některé látky, které mohou tuto strukturu opravit, aby si udržely své původní vlastnosti. Přidání 6 ~ 10% oxidu skandia je jako betonová struktura, takže zirkonia může být stabilizována na čtvercové mřížce.
Existují také inženýrské keramické materiály, jako jsou vysoce pevné a vysokoteplotní nitrid křemíku jako husifikátory a stabilizátory.
Jako hustifikátor,Oxid skandiummůže tvořit refrakterní fázi SC2SI2O7 na okraji jemných částic, čímž se sníží vysokoteplotní deformace inženýrské keramiky. Ve srovnání s jinými oxidy může lépe zlepšit mechanické vlastnosti nitridu křemíku.
Katalytická chemie
V chemickém inženýrství se skandium často používá jako katalyzátor, zatímco SC2O3 lze použít pro dehydrataci a deoxidaci ethanolu nebo isopropanolu, rozklad kyseliny octové a produkci ethylenu z CO a H2. Katalyzátor PT AL obsahující SC2O3 je také důležitým katalyzátorem pro čištění a rafinace těžkých olejů v petrochemickém průmyslu. V katalytických reakcích, jako je kumen, je aktivita SC-Y zeolitového katalyzátoru 1000krát vyšší než aktivita hliníkového silikátového katalyzátoru; Ve srovnání s některými tradičními katalyzátory budou vyhlídky na vývoj skandiálních katalyzátorů velmi jasné.
Průmysl jaderné energie
Přidání malého množství SC2O3 do UO2 do jaderného paliva s vysokým teplotou může se vyhnout transformaci mřížky, zvýšení objemu a praskání způsobené převodem UO2 na U3o8.
Palivový článek
Podobně přidání 2,5% až 25% skandium k niklové alkalické baterie zvýší jejich životnost.
Zemědělské chov
V zemědělství lze semena, jako je kukuřice, řepa, hrášku, pšenice a slunečnice, ošetřena síranem skandia (koncentrace je obecně 10-3 ~ 10-8mol/l, různé rostliny budou mít různé) a bylo dosaženo skutečného účinku podpory klíčivosti. Po 8 hodinách se suchá hmotnost kořenů a pupenů zvýšila o 37% a 78% ve srovnání se sazenicemi, ale mechanismus je stále studován.
Od Nielsenovy pozornosti k dluhu údajů o atomové hmotě do dnešního dne vstoupí Scandium do vize lidí pouze sto nebo dvacet let, ale téměř sto let téměř seděl na lavičce. Teprve v rámci energického vývoje materiální vědy na konci minulého století mu to přineslo vitalitu. Dnes se prvky vzácných zemin, včetně skandium, staly horkými hvězdami ve vědě o materiálech, hrají neustále se měnící role v tisících systémů, přinášejí do našich životů větší pohodlí a vytvářejí ekonomickou hodnotu, která je ještě obtížnější měřit.
Čas příspěvku:-29-2023