Skandium, mei elemintsymboal Sc en atoomnûmer 21, is maklik oplosber yn wetter, kin ynteraksje hawwe mei hyt wetter, en wurdt maklik tsjuster yn 'e loft. Syn haadvalinsje is +3. It wurdt faak mingd mei gadolinium, erbium, en oare eleminten, mei in lege opbringst en in gehalte fan sawat 0,0005% yn 'e korst. Scandium wurdt faak brûkt om spesjaal glês en lichtgewicht hege-temperatuerlegeringen te meitsjen.
Op it stuit binne de bewiisde reserves fan scandium yn 'e wrâld mar 2 miljoen ton, wêrfan 90~95% befette is yn Bauxite-, fosforite- en izer-titaniumerts, en in lyts part yn uranium-, thorium-, wolfraam- en seldsume ierderets, benammen ferspraat yn Ruslân, Sina, Tadzjikistan, Madagaskar, Noarwegen en oare lannen. Sina is tige ryk oan scandiumboarnen, mei enoarme minerale reserves relatearre oan scandium. Neffens ûnfolsleine statistiken binne de reserves fan scandium yn Sina sawat 600.000 ton, dy't befette binne yn Bauxite- en fosforite-ôfsettings, porfier- en kwartsaderwolfraamôfsettings yn Súd-Sina, seldsume ierderôfsettings yn Súd-Sina, Bayan Obo seldsume ierder izerertsôfsetting yn Binnen-Mongoalje, en Panzhihua vanadium titanium magnetytôfsetting yn Sichuan.
Troch de krapte oan scandium is de priis fan scandium ek tige heech, en op syn hichtepunt wie de priis fan scandium opblaasd nei 10 kear de priis fan goud. Hoewol de priis fan scandium fallen is, is it noch altyd fjouwer kear de priis fan goud!
Skiednis ûntdekke
Yn 1869 seach Mendeleev in gat yn atoommassa tusken kalsium (40) en titanium (48), en foarsei dat hjir ek in ûnûntdutsen tuskenlizzende atoommassa-elemint wie. Hy foarsei dat it okside X ₂ O Å is. Scandium waard yn 1879 ûntdutsen troch Lars Frederik Nilson fan 'e Universiteit fan Uppsala yn Sweden. Hy wûn it út 'e swarte seldsume goudmyn, in kompleks erts dat 8 soarten metaaloksiden befettet. Hy hat derút helleErbium(III) oksideút swart seldsum gouderts, en krigenYtterbium(III) oksidefan dit okside, en d'r is in oar okside fan in lichter elemint, waans spektrum sjen lit dat it in ûnbekend metaal is. Dit is it metaal dat foarsein is troch Mendeleev, waans okside isSc₂O₃It scandiummetaal sels waard produsearre útSkandiumchloridetroch elektrolytysk smelten yn 1937.
Mendelejev
Elektronkonfiguraasje
Elektronkonfiguraasje: 1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 4s² 3d1
Scandium is in sêft, sulverwyt oergongsmetaal mei in smeltpunt fan 1541 ℃ en in siedpunt fan 2831 ℃.
Foar in flinke perioade nei de ûntdekking waard it gebrûk fan scandium net oantoand fanwegen de muoite mei produksje. Mei de tanimmende ferbettering fan metoaden foar it skieden fan seldsume ierde-eleminten is der no in folwoeksen prosesstream foar it suverjen fan scandiumferbiningen. Omdat scandium minder alkaline is as yttrium en lanthanide, is it hydroxide it swakst, sadat it mingde mineraal mei seldsume ierde-eleminten dat scandium befettet, skieden wurdt fan it seldsume ierde-elemint troch de "stappresiпитаasje"-metoade as Scandium(III)-hydroxide behannele wurdt mei ammoniak nei't it yn oplossing oerbrocht is. De oare metoade is it skieden fan Scandiumnitraat troch poalûntbining fan nitraat. Omdat scandiumnitraat it maklikst te ûntbinen is, kin scandium skieden wurde. Derneist is de wiidweidige weromwinning fan begeliedend scandium út uranium, thorium, wolfraam, tin en oare minerale ôfsettings ek in wichtige boarne fan scandium.
Nei it krijen fan in suvere scandiumferbining wurdt it omset yn ScCl Å en tegearre mei KCl en LiCl smelte. It smelte sink wurdt brûkt as katode foar elektrolyse, wêrtroch scandium op 'e sinkelektrode delslach. Dêrnei wurdt it sink ferdampt om metallysk scandium te krijen. Dit is in lichtgewicht sulverwyt metaal mei tige aktive gemyske eigenskippen, dat mei hyt wetter reagearje kin om wetterstofgas te generearjen. Dat it metaal scandium dat jo op 'e ôfbylding sjogge, wurdt yn in flesse fersegele en beskerme mei argongas, oars sil scandium gau in donkergiele of grize oksidelaach foarmje, wêrtroch't syn glimmende metallyske glâns ferliest.
Applikaasjes
Ljochtyndustry
De gebrûken fan scandium binne konsintrearre yn tige heldere rjochtingen, en it is gjin oerdriuwing om it de Soan fan it Ljocht te neamen. It earste magyske wapen fan scandium wurdt in scandiumnatriumlampe neamd, dy't brûkt wurde kin om ljocht te bringen nei tûzenen húshâldens. Dit is in metaalhalogenide elektrysk ljocht: de lampe is fol mei natriumjodide en scandiumtrijodide, en scandium- en natriumfolie wurde tagelyk tafoege. Tidens hege spanningsûntlading stjoere scandiumioanen en natriumioanen respektivelik ljocht út fan har karakteristike emisjegolflingten. De spektrale linen fan natrium binne 589,0 en 589,6 nm, twa ferneamde giele ljochten, wylst de spektrale linen fan scandium 361,3 ~ 424,7 nm binne, in searje fan hast ultraviolette en blauwe ljochtemissies. Omdat se inoar oanfolje, is de algemiene ljochtkleur dy't produsearre wurdt wyt ljocht. It is krekt om't scandiumnatriumlampen de skaaimerken hawwe fan hege ljochteffisjinsje, goede ljochtkleur, enerzjybesparring, lange libbensdoer en sterke mistbrekkende fermogen, dat se breed brûkt wurde kinne foar televyzjekamera's, pleinen, sportlokaasjes en dykferljochting, en steane se bekend as de ljochtboarnen fan 'e tredde generaasje. Yn Sina wurdt dit type lampe stadichoan promovearre as in nije technology, wylst yn guon ûntwikkele lannen dit type lampe al yn 'e iere jierren '80 breed brûkt waard.
It twadde magyske wapen fan scandium binne sinnefotovoltaïsche sellen, dy't it ljocht dat op 'e grûn ferspraat wurdt, kinne sammelje en it yn elektrisiteit omsette om de minsklike maatskippij oan te driuwen. Scandium is it bêste barriêremetaal yn metaalisolator healgeleider silisium sinnesellen en sinnesellen.
Syn tredde magyske wapen hjit γA-strielboarne, dit magyske wapen kin op himsels helder skine, mar dit soarte ljocht kin net mei it bleate each ûntfongen wurde, it is in hege-enerzjy fotonstream. Wy helje meastentiids 45Sc út mineralen, dat is de ienige natuerlike isotop fan scandium. Elke 45Sc-kearn befettet 21 protonen en 24 neutroanen. 46Sc, in keunstmjittige radioaktive isotoop, kin brûkt wurde as γ-strielingsboarne of traceratomen kinne ek brûkt wurde foar radioterapy fan maligne tumors. D'r binne ek tapassingen lykas yttrium gallium scandium granaatlaser,Skandiumfluorideglês ynfraread optyske glêstried, en scandium-bedekte katodestraalbuis op televyzje. It liket derop dat scandium mei helderheid berne wurdt.
Legeringsyndustry
Scandium yn syn elemintêre foarm is in soad brûkt foar it dopjen fan aluminiumlegeringen. Salang't in pear tûzensten scandium tafoege wurde oan aluminium, sil in nije Al3Sc-faze foarme wurde, dy't in metamorfose-rol sil spylje yn aluminiumlegering en de struktuer en eigenskippen fan 'e legearing signifikant feroarje sil. It tafoegjen fan 0,2% ~ 0,4% Sc (wat echt fergelykber is mei de ferhâlding fan sâlt tafoegjen oan roerbakte grienten thús, mar in bytsje is nedich) kin de rekristallisaasjetemperatuer fan 'e legearing mei 150-200 ℃ ferheegje, en de hege-temperatuersterkte, strukturele stabiliteit, lasprestaasjes en korrosjebestriding signifikant ferbetterje. It kin ek it ferbrosingsferskynsel foarkomme dat maklik foarkomt by langduorjend wurk by hege temperatueren. Hege sterkte en hege taaiheid aluminiumlegering, nije hege-sterkte korrosjebestindige lasbere aluminiumlegering, nije hege-temperatuer aluminiumlegering, hege-sterkte neutronbestralingsbestindige aluminiumlegering, ensfh., hawwe heul oantreklike ûntwikkelingsperspektiven yn loftfeart, loftfeart, skippen, kearnreaktors, lichte auto's en hege-snelheidstreinen.
Scandium is ek in poerbêste modifikator foar izer, en in lytse hoemannichte scandium kin de sterkte en hurdens fan getten izer signifikant ferbetterje. Derneist kin scandium ek brûkt wurde as tafoeging foar hege-temperatuer wolfraam- en chromiumlegeringen. Fansels, neist it meitsjen fan trouklean foar oaren, hat scandium in heech smeltpunt en syn tichtheid is fergelykber mei aluminium, en wurdt it ek brûkt yn lichtgewichtlegeringen mei in heech smeltpunt lykas scandium titaniumlegering en scandium magnesiumlegering. Fanwegen syn hege priis wurdt it lykwols oer it algemien allinich brûkt yn high-end produksje-yndustry lykas romteferfierders en raketten.
Keramysk materiaal
Scandium, in inkele stof, wurdt oer it algemien brûkt yn legearingen, en syn oksiden spylje op in ferlykbere wize in wichtige rol yn keramyske materialen. It tetragonale sirkonium keramyske materiaal, dat brûkt wurde kin as elektrodemateriaal foar fêste okside brânstofsellen, hat in unike eigenskip wêrby't de gelieding fan dizze elektrolyt tanimt mei tanimmende temperatuer en soerstofkonsintraasje yn 'e omjouwing. De kristalstruktuer fan dit keramyske materiaal sels kin lykwols net stabyl bestean en hat gjin yndustriële wearde; It is needsaaklik om guon stoffen te dopearjen dy't dizze struktuer kinne reparearje om syn oarspronklike eigenskippen te behâlden. It tafoegjen fan 6~10% Scandium okside is as in betonnen struktuer, sadat sirkonium stabilisearre wurde kin op in fjouwerkant roaster.
Der binne ek yngenieurskeramyske materialen lykas hege sterkte en hege temperatuerbestindige silisiumnitride as ferdichters en stabilisators.
As in ferdichter,Skandiumoksidekin in refraktêre faze Sc2Si2O7 foarmje oan 'e râne fan fyn dieltsjes, wêrtroch't de hege-temperatuer deformaasje fan yngenieurskeramyk ferminderet. Yn ferliking mei oare oksiden kin it de hege-temperatuer meganyske eigenskippen fan silisiumnitride better ferbetterje.
Katalytyske skiekunde
Yn gemyske technyk wurdt scandium faak brûkt as katalysator, wylst Sc2O3 brûkt wurde kin foar dehydrataasje en deoksidaasje fan ethanol of isopropanol, ûntbining fan jittiksoer, en produksje fan etyleen út CO en H2. De PtAl-katalysator dy't Sc2O3 befettet, is ek in wichtige katalysator foar hydrogenaasje, suvering en raffinaazjeprosessen fan swiere oalje yn 'e petrochemyske yndustry. Yn katalytyske kraakreaksjes lykas cumeen is de aktiviteit fan Sc-Y-zeolietkatalysator 1000 kear heger as dy fan aluminiumsilikaatkatalysator; Yn ferliking mei guon tradisjonele katalysatoren sille de ûntwikkelingsperspektiven fan scandiumkatalysatoren tige helder wêze.
Kearnenerzjy-yndustry
It tafoegjen fan in lytse hoemannichte Sc2O3 oan UO2 yn kearnbrânstof foar hege-temperatuerreaktors kin roostertransformaasje, folumeferheging en barsten feroarsake troch UO2 nei U3O8-konverzje foarkomme.
Brânstofsel
Likegoed sil it tafoegjen fan 2,5% oant 25% scandium oan nikkel-alkalibatterijen har libbensdoer ferlingje.
Lânboufokkerij
Yn 'e lânbou kinne siedden lykas mais, bieten, earte, weet en sinneblom behannele wurde mei Scandiumsulfaat (de konsintraasje is oer it algemien 10-3 ~ 10-8 mol / L, ferskillende planten sille ferskillend hawwe), en it werklike effekt fan it befoarderjen fan kimen is berikt. Nei 8 oeren is it droege gewicht fan woartels en knoppen respektivelik 37% en 78% tanommen yn ferliking mei siedlings, mar it meganisme wurdt noch ûndersocht.
Fan Nielsen syn oandacht foar de skuld fan atoommassagegevens oant hjoed de dei, is scandium mar hûndert of tweintich jier yn it sicht fan minsken kommen, mar it hat hast hûndert jier op 'e bank lein. It wie pas mei de krêftige ûntwikkeling fan materiaalkunde oan 'e ein fan 'e foarige ieu dat it him vitaliteit brocht. Tsjintwurdich binne seldsume ierde-eleminten, ynklusyf scandium, hjitte stjerren wurden yn 'e materiaalkunde, en spylje se hieltyd feroarjende rollen yn tûzenen systemen, bringe elke dei mear gemak yn ús libben, en kreëarje se ekonomyske wearde dy't noch dreger te mjitten is.
Pleatsingstiid: 29 juny 2023