Skadij, s simbolom elementa SC in atomsko število 21 je v vodi zlahka topno, lahko deluje z vročo vodo in zlahka zatemni v zraku. Njegova glavna valenca je+3. Pogosto ga mešamo z gadolinijem, erbijem in drugimi elementi, z nizkim donosom in vsebnostjo približno 0,0005% v skorji. Scandium se pogosto uporablja za izdelavo posebnih steklenih in lahkih visokotemperaturnih zlitin.
Trenutno so dokazane rezerve skandija na svetu le 2 milijona ton, 90 ~ 95% jih je v rudah iz boksita, fosforita in železa ter majhen del v uranu, toriju, volframovi in redkih zemeljskih rudah, ki so bili v glavnem porazdeljeni v Rusiji, Tadžikistanu, Madagaskarju, norost. Kitajska je zelo bogata z viri skandijevega, z ogromnimi mineralnimi rezervami, povezanimi s skandijem. Glede na nepopolne statistike so rezerve skandija na Kitajskem približno 600000 ton, ki jih vsebuje nahajališča boksita in fosforita, porfir in kremenčevo vensko volframovo na jugu Kitajske, redki zemeljski nahajališču v depozitu Bayan Obo v SICOLIJI V SCOLIA in PANZHIHUA.
Zaradi pomanjkanja skandija je cena skandija tudi zelo visoka, na vrhuncu pa je bila cena skandija napihnjena na 10 -krat večjo ceno zlata. Čeprav je cena skandija padla, je še vedno štirikrat večja od cene zlata!
Odkrivanje zgodovine
Leta 1869 je Mendeleev opazil vrzel v atomski masi med kalcijam (40) in titanom (48) in napovedal, da je tu tudi neodkrit vmesni element atomske mase. Napovedal je, da je njegov oksid x ₂ o Å. Scandium je leta 1879 odkril Lars Frederik Nilson z univerze Uppsala na Švedskem. Izvlekel ga je iz črnega redkega rudnika zlata, zapletene rude, ki vsebuje 8 vrst kovinskih oksidov. Izvlekel jeErbium (iii) oksidiz črne redke zlate rude in dobimoYtterbium (iii) oksidIz tega oksida in še en oksid lažjega elementa, katerega spekter kaže, da gre za neznano kovino. To je kovina, ki jo napoveduje Mendeleev, katere oksid jeSc₂o₃. Sama skandijeva kovina je bila izdelana izSkandijev kloridz elektrolitskim taljenjem leta 1937.
Mendeleev
Konfiguracija elektronov
Konfiguracija elektronov: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D1
Scandium je mehka, srebrna bela prehodna kovina s talilno točko 1541 ℃ in vrelišče 2831 ℃.
Precej časa po njegovem odkritju ni bila dokazana uporaba skandija zaradi težav pri proizvodnji. Z vse večjim izboljšanjem metod redkih zemeljskih elementov je zdaj zrel procesni tok za čiščenje skandijevih spojin. Ker je skandij manj alkalen kot ytrium in lantanid, je hidroksid najšibkejši, zato bo redki zemeljski element mešani mineral, ki vsebuje skandij, ločen od redkega zemeljskega elementa z metodo "korak padavine", ko se skandij (iii) hidroksid zdravi z amoniakom, potem ko ga prenesemo v rešitev. Druga metoda je ločevanje skandijevega nitrata s polarnim razpadom nitrata. Ker je skandijev nitrat najlažje razgraditi, lahko skandij ločimo. Poleg tega je pomemben vir skakandija tudi celovita okrevanja spremljajočega skandija iz urana, torija, volframa, kositra in drugih mineralnih nahajališč.
Po pridobitvi čiste skandijeve spojine se pretvori v SCCL Å in CO topljeno s KCL in LICL. Staljeni cink se uporablja kot katoda za elektrolizo, zaradi česar se skandij obori na cinkovi elektrodi. Nato se cink izhlapi, da dobimo kovinski skandij. To je lahka srebrna bela kovina z zelo aktivnimi kemičnimi lastnostmi, ki lahko reagira z vročo vodo za ustvarjanje vodikovega plina. Torej je kovinski skandij, ki ga vidite na sliki, zapečaten v steklenici in zaščiten z argonskim plinom, sicer bo Scandium hitro tvoril temno rumeno ali sivo oksidno plast in izgubil sijoč kovinski sijaj.
Prijave
Svetlobna industrija
Uporaba skandija je koncentrirana v zelo svetlih smereh in ni pretiravanje, če bi ga imenovali sin svetlobe. Prvo čarobno orožje Scandium se imenuje Scandium natrijeva svetilka, ki jo lahko uporabimo za osvetlitev na tisoče gospodinjstev. To je kovinska halogenidna električna svetloba: žarnica je napolnjena z natrijevim jodidom in skandijevim triiodidom, hkrati pa se dodajo skandij in natrijeva folija. Med visokonapetostnim izpustom skandijevi ioni in natrijevi ioni oddajajo svetlobo njihovih značilnih emisijskih valovnih dolžin. Spektralne črte natrija so 589,0 in 589,6 nm, dve znani rumeni luči, medtem ko so spektralne črte skandija 361,3 ~ 424,7 nm, serija skoraj ultravijoličnih in modrih svetlobnih emisij. Ker se medsebojno dopolnjujejo, je celotna proizvedena svetloba bela svetloba. Prav zato, ker imajo skandijeve natrijeve svetilke značilnosti visoke svetlobne učinkovitosti, dobre svetlobne barve, varčevanja z energijo, dolgo življenjsko dobo in močne megle, ki jih je mogoče široko uporabiti za televizijske kamere, kvadratke, športna prizorišča in razsvetljavo na cesti in so znani kot tretja generacija svetlobnih virov. Na Kitajskem se ta vrsta svetilke postopoma promovira kot nova tehnologija, v nekaterih razvitih državah pa se je ta vrsta svetilk pogosto uporabljala že v začetku osemdesetih let.
Drugo čarobno orožje skandija so sončne fotovoltaične celice, ki lahko zbirajo svetlobo, raztreseno na tleh, in jo spremeni v elektriko, da poganja človeško družbo. Scandium je najboljša pregradna kovina v kovinskih izolatorskih polprevodniških silicijevih sončnih celicah in sončnih celicah.
Njegovo tretje čarobno orožje se imenuje γ Ray Vir, to čarobno orožje lahko močno zasije, vendar tovrstne svetlobe ne more sprejeti golega očesa, je visokoenergijski fotonski tok. Običajno izvlečemo 45SC iz mineralov, ki so edini naravni izotopi skandija. Vsako jedro 45SC vsebuje 21 protonov in 24 nevtronov. 46SC, umetni radioaktivni izotop, se lahko uporabi kot viri sevanja ali sledilci lahko uporabijo tudi za radioterapijo malignih tumorjev. Obstajajo tudi aplikacije, kot so yttrium gallium skandium laser,Skandijev fluoridSteklena infrardeča optična vlakna in katodna cev s katodnimi žarki na televiziji. Zdi se, da se skandij rodi s svetlostjo.
Industrija zlitine
Skandij v njegovi elementarni obliki se pogosto uporablja za doping aluminijeve zlitine. Dokler se aluminiju doda nekaj tisoč skandija, bo oblikovana nova faza AL3SC, ki bo igrala vlogo metamorfizma v aluminijevi zlitini in se bo struktura in lastnosti zlitine znatno spremenila. Če dodate 0,2% ~ 0,4% SC (kar je res podoben deležu dodajanja soli, ki meša ocvrto zelenjavo doma, je potrebno le malo), lahko poveča temperaturo rekristalizacije zlitine za 150-200 ℃ in bistveno izboljša visokotemperaturno moč, strukturno stabilnost in koreninsko odpornost. Prav tako se lahko izogne pojavu Embrittlement, ki se je med dolgoročnim delom pri visokih temperaturah enostavno pojaviti. High strength and high toughness aluminum alloy, new high-strength corrosion-resistant weldable aluminum alloy, new high-temperature aluminum alloy, high-strength neutron irradiation resistant aluminum alloy, etc., have very attractive development prospects in aerospace, aviation, ships, nuclear reactors, light vehicles and high-speed trains.
Scandium je tudi odličen modifikator za železo, majhna količina skandija pa lahko znatno izboljša moč in trdoto litega železa. Poleg tega lahko Scandium uporabimo tudi kot dodatek za visokotemperaturne volfrate in kromijeve zlitine. Seveda ima Scandium poleg izdelave poročnih oblačil za druge visoko tališče, njegova gostota pa je podobna aluminiju in se uporablja tudi v lahkih zlitinah z visoko tališče, kot sta Scandium Titanijeva zlitina in zlitina Scandium magnezije. Vendar pa se zaradi visoke cene na splošno uporablja le v proizvodnih industrijah višjega cenovnega razreda, kot so vesoljski avtobusi in rakete.
Keramični material
Scandium, ena sama snov, se običajno uporablja v zlitinah, njegovi oksidi pa imajo na podoben način pomembno vlogo pri keramičnih materialih. Tetragonalni cirkonijski keramični material, ki ga lahko uporabimo kot elektrodni material za gorivne celice s trdnim oksidom, ima edinstveno lastnost, kjer se prevodnost tega elektrolita povečuje s povečanjem temperature in koncentracije kisika v okolju. Vendar kristalna struktura tega keramičnega materiala ne more obstajati stabilno in nima industrijske vrednosti; Za vzdrževanje prvotnih lastnosti je treba dopirati nekatere snovi, ki lahko popravijo to strukturo. Dodajanje 6 ~ 10% skandijevega oksida je kot betonska struktura, tako da se lahko cirkonija stabilizira na kvadratni rešetki.
Obstajajo tudi inženirski keramični materiali, kot so silicijev nitrid z visoko trdnostjo in visoko temperaturo kot zgoščevalci in stabilizatorji.
Kot densifierja,Skandijev oksidlahko tvori ognjevzdržno fazo sc2si2o7 na robu drobnih delcev in tako zmanjša visokotemperaturno deformacijo inženirske keramike. V primerjavi z drugimi oksidi lahko bolje izboljšajo visokotemperaturne mehanske lastnosti silicijevega nitrida.
Katalitična kemija
V kemijskem inženiringu se Scandium pogosto uporablja kot katalizator, medtem ko se SC2O3 lahko uporablja za dehidracijo in deoksidacijo etanola ali izopropanola, razgradnjo ocetne kisline in proizvodnjo etilena iz CO in H2. Pt al katalizator, ki vsebuje SC2O3, je tudi pomemben katalizator za čiščenje hidrogenacije težkega olja in procese rafiniranja v petrokemični industriji. Pri katalitičnih reakcijah razpokanja, kot je kumene, je aktivnost SC-Y zeolitskega katalizatorja 1000-krat večja kot pri aluminijevem silikatnem katalizatorju; V primerjavi z nekaterimi tradicionalnimi katalizatorji bodo razvojne možnosti skandijevih katalizatorjev zelo svetle.
Jedrska energetska industrija
Če dodate majhno količino SC2O3 v UO2 v visokotemperaturnem reaktorskem jedrskem gorivu, se lahko izognete transformaciji rešetk, povečanju volumna in razpokanju, ki ga povzroča UO2 do pretvorbe U3O8.
Gorivna celica
Podobno bo dodajanje 2,5% do 25% skandija v nikljene alkalne baterije povečalo njihovo življenjsko dobo.
Kmetijska vzreja
V kmetijstvu lahko semena, kot so koruza, pesa, grah, pšenica in sončnice, zdraviti s skandijevim sulfatom (koncentracija je na splošno 10-3 ~ 10-8mol/L, različne rastline bodo imele različni), dosežen je bil dejanski učinek spodbujanja kam. Po 8 urah se je suha teža korenin in brstov povečala za 37% oziroma 78% v primerjavi s sadikami, vendar je mehanizem še preučevan.
Od Nielsenove pozornosti do dolga podatkov o atomski masi do danes, Scandium je vstopil v vizijo ljudi le sto ali dvajset let, vendar je že sto let skoraj sedel na klopi. Šele v živahnem razvoju znanosti o materialih v poznem prejšnjem stoletju mu je prinesel vitalnost. Danes so redki zemeljski elementi, vključno s skandijem, postali vroče zvezde v znanosti o materialih, igrali vedno spreminjajoče se vloge v tisoč sistemih, vsak dan prinašajo več udobja in ustvarjajo ekonomsko vrednost, ki jo je še težje izmeriti.
Čas objave: junij-29-2023