Skaramel, me simbolin e elementeve SC dhe numrin atomik prej 21, është lehtësisht i tretshëm në ujë, mund të bashkëveprojë me ujë të nxehtë dhe të errësohet lehtësisht në ajër. Valenca kryesore e saj është+3. Shpesh përzihet me gadolinium, erbium dhe elementë të tjerë, me një rendiment të ulët dhe një përmbajtje prej afro 0.0005% në kore. Skandiumi shpesh përdoret për të bërë gotë speciale dhe lidhje të lehta me temperaturë të lartë.
Aktualisht, rezervat e provuara të skandiumit në botë janë vetëm 2 milion ton, 90 ~ 95% e të cilave janë të përfshira në boksite, fosfori dhe xehe të titanit të hekurit, dhe një pjesë e vogël në uranium, torium, tungsten dhe xehet e rralla të tokës, kryesisht të shpërndara në Rusi, Kinë, Tejikistan, Madagascar, Norway dhe vendet e tjera. Kina është shumë e pasur me burime skandium, me rezerva të mëdha minerale që lidhen me skandiumin. Sipas statistikave jo të plota, rezervat e skandiumit në Kinë janë rreth 600000 ton, të cilat janë të përfshira në depozitat e boksitit dhe fosforit, porfirët dhe depozitat e tungstenit të venave kuarci në Kinën e Jugut, depozitat e rralla të tokës në South, Bayan Obo Depozitë e Hekurt të Hekurt në Mongolia Inner, dhe Panzhihua Vanoium Titantium Titan Magnetium në Sichuan Obo Earth Depozitë në Mongolia Inner Mongolia, dhe Panzhihua Vanoium Titantium Titan Magetium në Sichuan.
Për shkak të mungesës së skandiumit, çmimi i skandiumit është gjithashtu shumë i lartë, dhe në kulmin e tij, çmimi i skandiumit ishte fryrë në 10 herë çmimin e arit. Edhe pse çmimi i skandiumit ka rënë, ai është akoma katër herë çmimi i arit!
Zbulimi i Historisë
Në 1869, Mendeleev vuri re një hendek në masën atomike midis kalciumit (40) dhe titanit (48), dhe parashikoi që këtu kishte edhe një element masiv atomik i pazbuluar i ndërmjetëm. Ai parashikoi që oksidi i tij është x ₂ o. Scandium u zbulua në 1879 nga Lars Frederik Nilson nga Universiteti Uppsala në Suedi. Ai e nxori atë nga miniera e zezë e artë e rrallë, një mineral kompleks që përmban 8 lloje oksidesh metalike. Ai ka nxjerrëOksid erbium (III)nga xeherori i rrallë i artë i zi, dhe i marrëOksid ytterbium (iii)Nga ky oksid, dhe ekziston një oksid tjetër i elementit më të lehtë, spektri i të cilit tregon se është një metal i panjohur. Ky është metali i parashikuar nga Mendeleev, oksidi i të cilit ështëSc₂o₃. Metali skandium vetë u prodhua ngaKlorur skandiumnga shkrirja elektrolitike në 1937.
Mendore
Konfigurim elektroni
Konfigurimi i elektroneve: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D1
Scandium është një metal i butë, i bardhë i tranzicionit të argjendtë, me një pikë shkrirjeje të vitit 1541 ℃ dhe një pikë vlimi prej 2831.
Për një periudhë të konsiderueshme kohe pas zbulimit të tij, përdorimi i skandiumit nuk u demonstrua për shkak të vështirësisë së tij në prodhim. Me përmirësimin në rritje të metodave të rralla të ndarjes së elementeve të tokës, tani ekziston një rrjedhë e pjekur e procesit për pastrimin e komponimeve të skandiumit. Për shkak se skandiumi është më pak alkalik sesa yttrium dhe lanthanide, hidroksidi është më i dobët, kështu që minerali i rrallë i tokës i përzier që përmban skandium do të ndahet nga elementi i rrallë i Tokës me metodën e "hapave të reshjeve" kur hidroksidi skandium (III) trajtohet me amoniak pasi të transferohet në zgjidhje. Metoda tjetër është ndarja e nitratit të skandiumit me dekompozimin polar të nitrateve. Për shkak se nitrat skandium është më i lehtë për tu dekompozuar, skandiumi mund të ndahet. Për më tepër, rikuperimi gjithëpërfshirës i skandiumit shoqërues nga uraniumi, toriumi, tungsteni, kallaji dhe depozitat e tjera minerale është gjithashtu një burim i rëndësishëm i skandiumit.
Pas marrjes së një kompleksi të pastër skandium, ajo shndërrohet në SCCL Å dhe bashkohet me KCL dhe LICL. Zinku i shkrirë përdoret si katodë për elektrolizë, duke bërë që skandiumi të precipitojë në elektrodën e zinkut. Pastaj, zinku avullohet për të marrë skandium metalik. Ky është një metal i bardhë me peshë të lehtë argjendi me veti kimike shumë aktive, të cilat mund të reagojnë me ujë të nxehtë për të gjeneruar gaz hidrogjeni. Kështu që skandiumi metalik që shihni në foto është vulosur në një shishe dhe mbrohet me gaz argoni, përndryshe skandiumi do të formojë shpejt një shtresë oksidi të verdhë të errët ose gri, duke humbur shkëlqimin e saj metalik me shkëlqim.
Aplikime
Industri e ndriçimit
Përdorimet e skandiumit janë të përqendruara në drejtime shumë të ndritshme, dhe nuk është një ekzagjerim ta quajmë atë djalin e dritës. Arma e parë magjike e skandiumit quhet llambë natriumi skandium, e cila mund të përdoret për të sjellë dritë në mijëra familje. Kjo është një dritë elektrike halide metalike: llamba është e mbushur me jodid natriumi dhe triiodid skandium, dhe petë skandium dhe natriumi shtohen në të njëjtën kohë. Gjatë shkarkimit të tensionit të lartë, jonet skandium dhe jonet e natriumit përkatësisht lëshojnë dritë të gjatësisë së valëve të tyre karakteristike të emetimit. Linjat spektrale të natriumit janë 589.0 dhe 589.6 nm, dy drita të famshme të verdha, ndërsa linjat spektrale të skandiumit janë 361.3 ~ 424.7 nm, një seri emetimesh të afërta ultravjollcë dhe blu të dritës blu. Për shkak se ato plotësojnë njëra -tjetrën, ngjyra e përgjithshme e dritës e prodhuar është drita e bardhë. Shtë pikërisht për shkak se llambat e natriumit skandium kanë karakteristikat e efikasitetit të lartë të ndritshëm, ngjyrën e mirë të dritës, kursimin e energjisë, jetën e gjatë të shërbimit dhe aftësinë e fortë të thyerjes së mjegullës që ato mund të përdoren gjerësisht për kamerat televizive, sheshet, vendet e sportit dhe ndriçimin rrugor, dhe njihen si burimet e dritës së gjeneratës së tretë. Në Kinë, kjo lloj llambë gradualisht po promovohet si një teknologji e re, ndërsa në disa vende të zhvilluara, ky lloj llambë u përdor gjerësisht qysh në fillim të viteve 1980.
Arma e dytë magjike e skandiumit është qelizat diellore fotovoltaike, të cilat mund të mbledhin dritën e shpërndarë në tokë dhe ta kthejnë atë në energji elektrike për të drejtuar shoqërinë njerëzore. Scandium është metali më i mirë i barrierës në qelizat diellore gjysmëpërçuese të izoluesit metalik dhe qelizat diellore.
Arma e saj e tretë magjike quhet γ një burim rrezesh, kjo armë magjike mund të shkëlqejë me shkëlqim vetë, por kjo lloj dritë nuk mund të merret me sy të lirë, është një rrjedhë fotoni me energji të lartë. Zakonisht nxjerrim 45SC nga mineralet, që është izotopet e vetme natyrore të skandiumit. Do bërthamë 45SC përmban 21 protone dhe 24 neutrone. 46SC, një izotop radioaktiv artificial, mund të përdoret si burime rrezatimi γ ose atome gjurmuese mund të përdoren gjithashtu për radioterapinë e tumoreve malinje. Ekzistojnë gjithashtu aplikime si lazer Garnet Garnet Yttrium gallium scandium,Skandium fluoridFibra optike me infra të kuqe të qelqit, dhe tubi i rrezeve të katodës së veshur me skaninë në televizion. Duket se skandiumi ka lindur me shkëlqim.
Industri aliazh
Skandium në formën e tij elementare është përdorur gjerësisht për lidhjet e aluminit doping. Për sa kohë që do t'i shtohen disa mijëra mijëra scandium në alumin, do të formohet një fazë e re Al3SC, e cila do të luajë një rol metamorfizmi në aliazhin e aluminit dhe do të bëjë që struktura dhe vetitë e aliazhit të ndryshojnë ndjeshëm. Shtimi i 0.2% ~ 0.4% SC (i cili është me të vërtetë i ngjashëm me proporcionin e shtimit të kripës për të trazuar perime të skuqura në shtëpi, vetëm pak nevojitet pak) mund të rrisë temperaturën e rikristalizimit të aliazhit me 150-200 ℃, dhe të përmirësojë ndjeshëm forcën e temperaturës së lartë, stabilitetin strukturor, performancën e saldimit dhe rezistencën ndaj korrozionit. Mund të shmangë gjithashtu fenomenin e qëndisjes që është i lehtë për tu ndodhur gjatë punës afatgjatë në temperatura të larta. Aliazh alumini me forcë të lartë dhe fortësi të lartë, aliazh alumini të ri-rezistent ndaj korrozionit me forcë të lartë, aliazh alumini me temperaturë të lartë, aliazh të ri me temperaturë të lartë, me forcë të lartë të rrezatimit të rrezatimit neutron alumini, etj., Kanë perspektivë shumë tërheqëse të zhvillimit në hapësirën ajrore, aviacioni, anijet, reaktorët nuklear, automjetet e lehta dhe trenat me shpejtësi të lartë.
Skandiumi është gjithashtu një modifikues i shkëlqyeshëm për hekurin, dhe një sasi e vogël e skandiumit mund të përmirësojë ndjeshëm forcën dhe ngurtësinë e gize. Përveç kësaj, skandiumi mund të përdoret gjithashtu si një shtesë për tungstenin me temperaturë të lartë dhe lidhjet e kromit. Sigurisht, përveç bërjes së rrobave të dasmave për të tjerët, skandiumi ka një pikë të lartë shkrirjeje dhe dendësia e tij është e ngjashme me aluminin, dhe përdoret gjithashtu në aliazh të lehta të pikës së lartë të shkrirjes, siç janë aliazhin e titanit skandium dhe aliazhin e magnezit skandium. Sidoqoftë, për shkak të çmimit të tij të lartë, ai zakonisht përdoret vetëm në industri prodhuese të nivelit të lartë siç janë anijet hapësinore dhe raketat.
Materiale qeramike
Skandiumi, një substancë e vetme, zakonisht përdoret në aliazh, dhe oksidet e tij luajnë një rol të rëndësishëm në materialet qeramike në një mënyrë të ngjashme. Materiali qeramik tetragonal i zirkonisë, i cili mund të përdoret si një material elektrodë për qelizat e karburantit të oksidit të ngurtë, ka një pronë unike ku përçueshmëria e këtij elektroliti rritet me rritjen e temperaturës dhe përqendrimit të oksigjenit në mjedis. Sidoqoftë, struktura kristalore e këtij materiali qeramik në vetvete nuk mund të ekzistojë në mënyrë të qëndrueshme dhe nuk ka asnjë vlerë industriale; Shtë e nevojshme të vendosni disa substanca që mund të rregullojnë këtë strukturë në mënyrë që të ruhet vetitë e saj origjinale. Shtimi i 6 ~ 10% oksid skandiumi është si një strukturë betoni, në mënyrë që zirkonia të mund të stabilizohet në një grilë katrore.
Ekzistojnë gjithashtu materiale qeramike inxhinierike siç janë nitridi silikoni rezistent ndaj temperaturës së lartë si densifikues dhe stabilizues.
Si dendësues,Oksid skandiumimund të formojë një fazë refraktare SC2SI2O7 në buzë të grimcave të imëta, duke zvogëluar kështu deformimin e temperaturës së lartë të qeramikës inxhinierike. Krahasuar me oksidet e tjera, ai mund të përmirësojë më mirë vetitë mekanike të temperaturës së lartë të nitridit të silikonit.
Kimi katalitike
Në inxhinierinë kimike, skandiumi shpesh përdoret si katalizator, ndërsa SC2O3 mund të përdoret për dehidrim dhe deoksidim të etanolit ose izopropanolit, dekompozimin e acidit acetik dhe prodhimin e etilenit nga CO dhe H2. Katalizatori PT AL që përmban SC2O3 është gjithashtu një katalizator i rëndësishëm për pastrimin e hidrogjenizimit të naftës së rëndë dhe proceset e rafinimit në industrinë petrokimike. Në reaksionet katalitike të plasaritjes si kumen, aktiviteti i katalizatorit të zeolitit SC-Y është 1000 herë më i lartë se ai i katalizatorit silikat të aluminit; Krahasuar me disa katalizatorë tradicionalë, perspektivat e zhvillimit të katalizatorëve të skandiumit do të jenë shumë të ndritshme.
Industri e energjisë bërthamore
Shtimi i një sasie të vogël të SC2O3 në UO2 në karburantin bërthamor të reaktorit të temperaturës së lartë mund të shmangë transformimin e grilave, rritjen e vëllimit dhe plasaritjen e shkaktuar nga konvertimi UO2 në U3O8.
Karburant
Në mënyrë të ngjashme, shtimi i 2.5% në 25% skandium në bateritë alkali të nikelit do të rrisë jetën e tyre të shërbimit.
Shumim bujqësor
Në bujqësi, farat e tilla si misri, panxhari, bizele, gruri dhe luledielli mund të trajtohen me sulfat skandium (përqendrimi është përgjithësisht 10-3 ~ 10-8mol/L, bimë të ndryshme do të kenë të ndryshme), dhe është arritur efekti aktual i promovimit të mbirjes. Pas 8 orësh, pesha e thatë e rrënjëve dhe sythave u rrit me 37% dhe 78% përkatësisht në krahasim me fidanët, por mekanizmi është ende nën studim.
Nga vëmendja e Nielsen deri në borxhin e të dhënave masive atomike deri më sot, Scandium ka hyrë në vizionin e njerëzve vetëm për njëqind ose njëzet vjet, por pothuajse është ulur në pankinë për njëqind vjet. Vetëm zhvillimi i fuqishëm i shkencës materiale në fund të shekullit të kaluar i solli gjallëri atij. Sot, elementë të rrallë të Tokës, përfshirë skandiumin, janë bërë yje të nxehtë në shkencën e materialeve, duke luajtur role gjithnjë në ndryshim në mijëra sisteme, duke sjellë më shumë lehtësi në jetën tonë çdo ditë, dhe duke krijuar vlera ekonomike që është edhe më e vështirë për t'u matur.
Koha e postimit: Qershor-29-2023