SCandium, med elementsymbol SC og atomnummer på 21, er lett oppløselig i vann, kan samhandle med varmt vann og blir lett mørkere i luften. Den viktigste valensen er+3. Det blandes ofte med gadolinium, erbium og andre elementer, med lavt utbytte og et innhold på omtrent 0,0005% i skorpen. Skandium brukes ofte til å lage spesielle glass og lette høye temperaturlegeringer.
For tiden er de velprøvde reserver av skandium i verden bare 2 millioner tonn, hvorav 90 ~ 95% er inneholdt i bauxitt, fosforitt og jerntitanmalm, og en liten del i uran, thorium, tungsten og sjeldne jordmalm, hovedsakelig Kina er veldig rik på skandiumressurser, med enorme mineralreserver relatert til skandium. I følge ufullstendig statistikk er skandiumsreservene i Kina omtrent 600000 tonn, som er inneholdt i bauxitt- og fosforittforekomster, porfyr og kvartsvene tungstenforekomster i Sør -Kina, sjeldne jordforekomster i Sør -Kina, Bayan Obo Rare Earth Earthy Magnite i i Suran, og Panzhuhu Obo Obo Jare Earth Earthy Mongite i Sørkinnet i Sør -Kina.
På grunn av mangel på skandium er prisen på skandium også veldig høy, og på toppen ble prisen på skandium oppblåst til 10 ganger prisen på gull. Selv om prisen på skandium har falt, er den fortsatt fire ganger prisen på gull!
Oppdage historien
I 1869 la Mendeleev merke til et gap i atommasse mellom kalsium (40) og titan (48), og spådde at det også var et uoppdaget mellomliggende atommasseelement her. Han spådde at oksydet er x ₂ o å. Scandium ble oppdaget i 1879 av Lars Frederik Nilson fra Uppsala University i Sverige. Han hentet den ut fra den svarte sjeldne gullgruven, en kompleks malm som inneholder 8 typer metalloksider. Han har trukket utErbium (iii) oksidfra svart sjelden gullmalm, og oppnåddYtterbium (iii) oksidFra dette oksidet, og det er et annet oksid av lettere element, hvis spekter viser at det er et ukjent metall. Dette er metallet spådd av Mendeleev, hvis oksid erSc₂o₃. Selve skandiummetallet ble produsert fraSkandiumkloridved elektrolytisk smelting i 1937.
Mendeleev
Elektronkonfigurasjon
Elektronkonfigurasjon: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D1
Scandium er et mykt, sølv hvit overgangsmetall med et smeltepunkt på 1541 ℃ og et kokepunkt på 2831 ℃.
I en betydelig periode etter oppdagelsen ble ikke bruken av skandium demonstrert på grunn av vanskeligheter med produksjonen. Med den økende forbedringen av separasjonsmetoder for sjeldne jordelement, er det nå en moden prosessstrøm for rensing av skandiumforbindelser. Fordi scandium er mindre alkalisk enn yttrium og lantanid, er hydroksid det svakeste, så det sjeldne jordelementet blandet mineral som inneholder skandium vil bli separert fra det sjeldne jordelementet ved "trinn nedbør" -metode når scandium (III) hydroksid blir behandlet med ammoniakk etter å ha blitt overført til løsning. Den andre metoden er å skille skandiumnitrat ved polar dekomponering av nitrat. Fordi skandiumnitrat er det enkleste å dekomponere, kan skandium skilles. I tillegg er den omfattende utvinningen av tilhørende skandium fra uran, thorium, wolfram, tinn og andre mineralavsetninger også en viktig kilde til skandium.
Etter å ha oppnådd en ren skandiumforbindelse, blir den omdannet til SCCL Å og co smeltet med KCl og LICL. Den smeltede sink brukes som katode for elektrolyse, noe som får skandium til å presipitere på sinkelektroden. Deretter fordampes sink for å oppnå metallisk skandium. Dette er et lett sølvhvit metall med veldig aktive kjemiske egenskaper, som kan reagere med varmt vann for å generere hydrogengass. Så metallskandiet du ser på bildet er forseglet i en flaske og beskyttet med argongass, ellers vil skandium raskt danne et mørkt gult eller grått oksydlag, og mister sin skinnende metalliske glans.
Applikasjoner
Lysindustrien
Bruken av skandium er konsentrert i veldig lyse retninger, og det er ikke en overdrivelse å kalle det lysens sønn. Det første magiske skandiumvåpenet kalles Scandium Sodium Lamp, som kan brukes til å bringe lys til tusenvis av husholdninger. Dette er et elektrisk lyslys med metallhalogenid: pæren er fylt med natriumjodid og skandiumtriiodid, og scandium og natriumfolie tilsettes samtidig. Under høyspenningsutladning avgir scandiumioner og natriumioner henholdsvis lys av deres karakteristiske utslippsbølgelengder. De spektrale linjene med natrium er 589,0 og 589,6 nm, to berømte gule lys, mens de spektrale linjene med skandium er 361,3 ~ 424,7 nm, en serie nær ultrafiolett og blått lysutslipp. Fordi de utfyller hverandre, er den generelle lysfargen som produseres hvitt lys. Det er nettopp fordi skandium -natriumlamper har egenskapene til høy lysende effektivitet, god lysfarge, strømsparing, lang levetid og sterk tåkebruddsevne som de kan brukes mye til TV -kameraer, torg, sportssteder og vegbelysning, og er kjent som tredje generasjons lyskilder. I Kina fremmes denne typen lampe gradvis som en ny teknologi, mens i noen utviklede land ble denne typen lampe mye brukt allerede på begynnelsen av 1980 -tallet.
Det andre magiske skandiumvåpenet er solcellefotovoltaiske celler, som kan samle lyset spredt på bakken og gjøre det til elektrisitet for å drive det menneskelige samfunn. Scandium er det beste barriere metall i metallisolator halvleder silisiumsolceller og solceller.
Det tredje magiske våpenet kalles γ En strålekilde, dette magiske våpenet kan skinne sterkt på egen hånd, men denne typen lys kan ikke mottas av det blotte øye, det er en fotonstrøm med høy energi. Vi trekker vanligvis ut 45Sc fra mineraler, som er de eneste naturlige isotoper av skandium. Hver 45SC -kjerne inneholder 21 protoner og 24 nøytroner. 46SC, en kunstig radioaktiv isotop, kan brukes som y -strålingskilder eller sporingsatomer kan også brukes til strålebehandling av ondartede svulster. Det er også applikasjoner som Yttrium Gallium Scandium Garnet Laser,Scandium fluorGlassinfrarød optisk fiber og skandiumbelagt katodestrålrør på TV. Det ser ut til at skandium blir født med lysstyrke.
Legeringsindustri
Skandium i sin elementære form har blitt mye brukt til doping aluminiumslegeringer. Så lenge noen få tusendeler av skandium tilsettes aluminium, vil en ny AL3Sc -fase bli dannet, som vil spille en metamorfisme -rolle i aluminiumlegering og gjøre strukturen og egenskapene til legeringen endres betydelig. Å legge til 0,2% ~ 0,4% SC (som virkelig ligner på andelen tilsetning av salt for å røre stekte grønnsaker hjemme, bare litt er nødvendig) kan øke rekrystalliseringstemperaturen på legeringen med 150-200 ℃, og forbedre styrken med høy temperatur, strukturell stabilitet, sveising og korrosjonsmotstand. Det kan også unngå embittlement-fenomenet som er lett å oppstå under langvarig arbeid ved høye temperaturer. Høy styrke og høy seighet aluminiumslegering, ny høy styrke korrosjonsbestandig sveisbar aluminiumslegering, ny høye temperatur aluminiumlegering, høy styrke nøytronbestrålingsbestandig aluminiumlegering, etc., har veldig attraktive utviklingsutsikter i luftfart, luftfart, skip, nukleære reaktorer, lysekjøretøyer.
Skandium er også en utmerket modifiserer for jern, og en liten mengde skandium kan forbedre styrken og hardheten til støpejern betydelig. I tillegg kan skandium også brukes som tilsetningsstoff for høye temperatur-wolfram- og kromlegeringer. I tillegg til å lage bryllupsklær til andre, har Scandium selvfølgelig et høyt smeltepunkt og dens tetthet er lik aluminium, og brukes også i lette legeringer med høyt smeltepunkt som Scandium Titanium -legering og Scandium magnesiumlegering. På grunn av den høye prisen brukes den imidlertid bare i high-end industriindustrier som romferge og raketter.
Keramisk materiale
Skandium, et enkelt stoff, brukes vanligvis i legeringer, og oksydene spiller en viktig rolle i keramiske materialer på lignende måte. Det tetragonale zirkoniske keramiske materialet, som kan brukes som et elektrodemateriale for faste oksydbrenselceller, har en unik egenskap der konduktiviteten til denne elektrolytten øker med økende temperatur og oksygenkonsentrasjon i miljøet. Krystallstrukturen til dette keramiske materialet i seg selv kan imidlertid ikke eksistere stabilt og har ingen industriell verdi; Det er nødvendig å doping noen stoffer som kan fikse denne strukturen for å opprettholde de opprinnelige egenskapene. Å tilsette 6 ~ 10% skandiumoksyd er som en betongstruktur, slik at zirkonier kan stabiliseres på et firkantet gitter.
Det er også tekniske keramiske materialer som høy styrke og høye temperaturresistente silisiumnitrid som tetthetsmidler og stabilisatorer.
Som en densifier,Skandiumoksidkan danne en ildfast fase SC2SI2O7 i utkanten av fine partikler, og dermed redusere den høye temperaturdeformasjonen av ingeniørkeramikk. Sammenlignet med andre oksider, kan det bedre forbedre de mekaniske egenskapene til høye temperaturer med silisiumnitrid.
Katalytisk kjemi
I kjemiteknikk brukes skandium ofte som katalysator, mens SC2O3 kan brukes til dehydrering og deoksidasjon av etanol eller isopropanol, nedbrytning av eddiksyre og produksjon av etylen fra CO og H2. Pt AL -katalysatoren som inneholder SC2O3 er også en viktig katalysator for kraftig oljehydrogeneringsrensing og raffineringsprosesser i petrokjemisk industri. I katalytiske sprekkreaksjoner som kumen er aktiviteten til SC-y zeolittkatalysator 1000 ganger høyere enn for aluminiumsilikatkatalysator; Sammenlignet med noen tradisjonelle katalysatorer, vil utviklingsutsiktene for skandiumkatalysatorer være veldig lyse.
Atomenergiindustri
Å legge til en liten mengde SC2O3 til UO2 i at kjernebrensel med høy temperatur kan unngå gittertransformasjon, volumøkning og sprekker forårsaket av UO2 til U3O8-konvertering.
Brenselcelle
Tilsvarende vil å legge til 2,5% til 25% skandium til nikkelalkalibatterier øke levetiden.
Landbruksavl
I landbruket kan frø som mais, rødbeter, erter, hvete og solsikke behandles med skandiumsulfat (konsentrasjonen er vanligvis 10-3 ~ 10-8MOL/L, forskjellige planter vil ha forskjellige), og den faktiske effekten av å fremme spiring er oppnådd. Etter 8 timer økte den tørre vekten av røtter og knopper med henholdsvis 37% og 78% sammenlignet med frøplanter, men mekanismen er fortsatt under studert.
Fra Nielsens oppmerksomhet på gjelden til atommassedata til i dag, har Scandium gått inn i folks visjon i bare hundre eller tjue år, men det har nesten sittet på benken i hundre år. Det var ikke før den kraftige utviklingen av materialvitenskap på slutten av forrige århundre at det brakte vitaliteten til ham. I dag har sjeldne jordelementer, inkludert skandium, blitt varme stjerner i materialvitenskap, spiller stadig skiftende roller i tusenvis av systemer, noe som gir mer bekvemmelighet til livene våre hver dag og skaper økonomisk verdi som er enda vanskeligere å måle.
Post Time: Jun-29-2023