SCandium, med elementsymbolet, er SC og atomnummer på 21 let opløseligt i vand, kan interagere med varmt vand og let mørkere i luften. Dens største valence er+3. Det blandes ofte med gadolinium, erbium og andre elementer med et lavt udbytte og et indhold på ca. 0,0005% i skorpen. Skandium bruges ofte til at fremstille specielle glas og lette høje temperaturlegeringer.
På nuværende tidspunkt er de velprøvede reserver af skandium i verden kun 2 millioner tons, 90 ~ 95% af dem er indeholdt i bauxit, phosphorit og jerntitaniummalm og en lille del i uran, thorium, wolfram og sjældne jordmalm, hovedsageligt fordelt i Rusland, Kina, Tajikistan, Madagascar, Norway og andre lande. Kina er meget rig på skandiumressourcer med enorme mineralreserver relateret til skandium. Ifølge ufuldstændige statistikker er reserverne af skandium i Kina omkring 600000 tons, som er indeholdt i bauxit- og fosforitaflejringer, porfyr og kvarts venetrolframaflejringer i det sydkinesiske, sjældne jordaflejringer i det sydkinesiske deponering i sjældne jord jernmalm i den indre mongolia og Panzhihua Vanadium titaniumtitititit i sichuan.
På grund af mangel på skandium er prisen på skandium også meget høj, og på sit højeste blev prisen på skandium oppustet til 10 gange prisen på guld. Selvom prisen på skandium er faldet, er det stadig fire gange prisen på guld!
Opdage historie
I 1869 bemærkede Mendeleev et hul i atommasse mellem calcium (40) og titanium (48) og forudsagde, at der også var et uopdaget mellemliggende atommasseelement her. Han forudsagde, at dets oxid er x ₂ o Å. Scandium blev opdaget i 1879 af Lars Frederik Nilson fra Uppsala University i Sverige. Han ekstraherede det fra den sorte sjældne guldgruve, en kompleks malm, der indeholder 8 typer metaloxider. Han har ekstraheretErbium (III) oxidfra sort sjælden guldmalm og opnåetYtterbium (III) oxidFra dette oxid, og der er et andet oxid af lettere element, hvis spektrum viser, at det er et ukendt metal. Dette er det metal, der er forudsagt af Mendeleev, hvis oxid erSc₂o₃. Selve skandiummetallet blev produceret fraSkandiumchloridved elektrolytisk smeltning i 1937.
Mendeleev
Elektronkonfiguration
Elektronkonfiguration: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D1
Scandium er et blødt, sølvhvidt overgangsmetal med et smeltepunkt på 1541 ℃ og et kogepunkt på 2831 ℃.
I en betydelig periode efter dens opdagelse blev brugen af skandium ikke demonstreret på grund af dets vanskelighed i produktionen. Med den stigende forbedring af sjældne jordelementseparationsmetoder er der nu en moden processtrøm til rensende skandiumforbindelser. Fordi skandium er mindre alkalisk end yttrium og lanthanid, er hydroxid den svageste, så det sjældne jordelement, der blandes mineral, der indeholder skandium, vil blive adskilt fra det sjældne jordelement med "trinudfældning" -metoden, når skandium (III) hydroxid behandles med ammonias efter at blive overført til opløsning. Den anden metode er at adskille skandiumnitrat ved polær nedbrydning af nitrat. Da skandiumnitrat er det nemmeste at nedbrydes, kan skandium adskilles. Derudover er den omfattende bedring af ledsagende skandium fra uran, thorium, wolfram, tin og andre mineralaflejringer også en vigtig kilde til skandium.
Efter opnåelse af en ren skandiumforbindelse omdannes den til SCCL Å og co smeltet med KCL og LICL. Det smeltede zink bruges som katode til elektrolyse, hvilket får skandium til at udfælde på zinkelektroden. Derefter fordampes zink for at opnå metallisk skandium. Dette er et let hvidt metal med sølv med meget aktive kemiske egenskaber, som kan reagere med varmt vand for at generere brintgas. Så det metalskandium, du ser på billedet, er forseglet i en flaske og beskyttet med argongas, ellers vil skandium hurtigt danne et mørkt gult eller gråt oxidlag og mister sin skinnende metalliske glans.
Applikationer
Lysindustri
Anvendelsen af skandium er koncentreret i meget lyse retninger, og det er ikke en overdrivelse at kalde det lysets søn. Det første magiske våben af skandium kaldes Scandium Sodium Lamp, som kan bruges til at bringe lys til tusinder af husstande. Dette er et elektrisk lyshalogenid: pæren er fyldt med natriumiodid og skandiumtriiodid, og skandium- og natriumfolie tilsættes på samme tid. Under højspændingsafladning udsender skandiumioner og natriumioner henholdsvis lys af deres karakteristiske emissionsbølgelængder. De spektrale linjer af natrium er 589,0 og 589,6 nm, to berømte gule lys, mens de spektrale linjer af skandium er 361,3 ~ 424,7 nm, en række nær ultraviolette og blå lysemissioner. Fordi de supplerer hinanden, er den samlede lysfarvede lysfarve hvidt lys. Det er netop fordi skandiumnatriumlamper har egenskaberne ved høj lysende effektivitet, god lysfarve, strømbesparelse, lang levetid og stærk tågebrydende evne, at de kan bruges i vid udstrækning til tv -kameraer, firkanter, sportssteder og vejbelysning og er kendt som de tredje generations lyskilder. I Kina fremmes denne type lampe gradvist som en ny teknologi, mens i nogle udviklede lande blev denne type lampe i vid udstrækning brugt allerede i begyndelsen af 1980'erne.
Det andet magiske våben af skandium er solcelle -fotovoltaiske celler, der kan samle lyset spredt på jorden og omdanne det til elektricitet for at drive det menneskelige samfund. Scandium er den bedste barriere metal i metalisolatoren halvleder siliciumsolceller og solceller.
Dets tredje magiske våben kaldes γ A Ray Source, dette magiske våben kan skinne lyst på egen hånd, men denne slags lys kan ikke modtages af det blotte øje, det er en højenergifotonstrøm. Vi udtrækker normalt 45SC fra mineraler, som er de eneste naturlige isotoper af skandium. Hver 45SC -kerne indeholder 21 protoner og 24 neutroner. 46Sc, en kunstig radioaktiv isotop, kan bruges som y strålingskilder eller sporingsatomer kan også anvendes til strålebehandling af ondartede tumorer. Der er også applikationer som yttrium gallium scandium granat laser,SkandiumfluoridGlasinfrarød optisk fiber og skandiumbelagt katodestrålerør på tv. Det ser ud til, at skandium er født med lysstyrke.
Legeringsindustri
Skandium i sin elementære form er blevet vidt brugt til doping aluminiumslegeringer. Så længe et par tusinde skandium tilsættes til aluminium, vil der blive dannet en ny Al3Sc -fase, der vil spille en metamorfisme -rolle i aluminiumslegeringen og gøre strukturen og egenskaberne for legeringen ændrer sig markant. Tilsætning af 0,2% ~ 0,4% SC (hvilket virkelig ligner andelen af tilsætning af salt til omrøring af stegte grøntsager derhjemme, kun en lille smule er nødvendig) kan øge omkrystallisationstemperaturen for legeringen med 150-200 ℃ og betydeligt forbedre høje temperaturstyrken, strukturel stabilitet, svejsningspræstation og korrosionsresistens. Det kan også undgå embrittlement-fænomenet, der er let at forekomme under langtidsarbejde ved høje temperaturer. Aluminiumslegering med høj styrke og høj sejhed, ny højstyrkekorrosionsbestandig svejsbar aluminiumslegering, ny høj-temperatur aluminiumslegering, højstyrke neutronbestrålingsresistente aluminiumslegering osv., Har meget attraktive udviklingsmuligheder i luftfart, luftfart, skibe, kerneaktorer, lette køretøjer og højspidsgrupper.
Scandium er også en fremragende modifikator for jern, og en lille mængde skandium kan forbedre støbejerns styrke og hårdhed markant. Derudover kan skandium også bruges som et tilsætningsstof til høj-temperatur wolfram og kromlegeringer. Ud over at fremstille bryllupstøj til andre har Scandium naturligvis et højt smeltepunkt, og dens densitet ligner aluminium og bruges også i høje smeltepunktlyslegeringer som skandiumtitanlegering og skandiummagnesiumlegering. På grund af sin høje pris bruges det imidlertid generelt kun i avancerede fremstillingsindustrier såsom rumfodt og raketter.
Keramisk materiale
Scandium, et enkelt stof, bruges generelt i legeringer, og dets oxider spiller en vigtig rolle i keramiske materialer på en lignende måde. Det tetragonale zirconia -keramiske materiale, der kan bruges som elektrodemateriale til faste oxidbrændselsceller, har en unik egenskab, hvor ledningsevnen for denne elektrolyt øges med stigende temperatur og iltkoncentration i miljøet. Krystallstrukturen af dette keramiske materiale kan imidlertid ikke eksistere stabilt og har ingen industriel værdi; Det er nødvendigt at dope nogle stoffer, der kan løse denne struktur for at bevare sine originale egenskaber. Tilsætning af 6 ~ 10% skandiumoxid er som en konkret struktur, så zirconia kan stabiliseres på et firkantet gitter.
Der er også tekniske keramiske materialer, såsom højstyrke og høj temperaturresistent siliciumnitrid som densifiers og stabilisatorer.
Som en densifier,Scandiumoxidkan danne en ildfast fase SC2SI2O7 i kanten af fine partikler, hvilket reducerer den høje temperaturdeformation af teknisk keramik. Sammenlignet med andre oxider kan det bedre forbedre høje temperaturmekaniske egenskaber ved siliciumnitrid.
Katalytisk kemi
I kemiteknik bruges skandium ofte som en katalysator, mens SC2O3 kan anvendes til dehydrering og deoxidation af ethanol eller isopropanol, nedbrydning af eddikesyre og produktion af ethylen fra CO og H2. Pt Al -katalysatoren indeholdende SC2O3 er også en vigtig katalysator for tung oliehydrogeneringsoprensning og raffineringsprocesser i petrokemisk industri. I katalytiske krakningsreaktioner, såsom Cumene, er aktiviteten af SC-y zeolitkatalysator 1000 gange højere end for aluminiumsilikatkatalysatoren; Sammenlignet med nogle traditionelle katalysatorer vil udviklingsudsigterne for skandiumkatalysatorer være meget lyse.
Nuklear energiindustri
Tilsætning af en lille mængde SC2O3 til UO2 i nuklearbrændstof med høj temperatur kan undgå gittertransformation, volumenforøgelse og revner forårsaget af UO2 til U3O8-konvertering.
Brændselscelle
Tilsvarende vil tilføje 2,5% til 25% skandium til nikkelalkali -batterier øge deres levetid.
Landbrugsavl
I landbruget kan frø som majs, roer, ærter, hvede og solsikke behandles med skandiumsulfat (koncentrationen er generelt 10-3 ~ 10-8mol/l, forskellige planter vil have forskellige), og den faktiske virkning af fremme af spiring er opnået. Efter 8 timer steg den tørre vægt af rødder og knopper med henholdsvis 37% og 78% sammenlignet med frøplanter, men mekanismen er stadig under undersøgelse.
Fra Nielsens opmærksomhed på atommassedata til i dag har Scandium gået ind i folks vision i kun hundrede eller tyve år, men det har næsten siddet på bænken i hundrede år. Det var først i den kraftige udvikling af materialevidenskab i slutningen af sidste århundrede, at det bragte vitalitet til ham. I dag er sjældne jordelementer, inklusive skandium, blevet varme stjerner inden for materialevidenskab, spiller stadigt skiftende roller i tusinder af systemer, bringer mere bekvemmelighed til vores liv hver dag og skaber økonomisk værdi, der er endnu vanskeligere at måle.
Posttid: Jun-29-2023