Scandium, mat Element Symbol Sc an Atomnummer vun 21, ass liicht löslech am Waasser, kann mat waarme Waasser interagéieren, a liicht däischter an der Loft. Seng Haaptvalenz ass +3. Et gëtt dacks mat Gadolinium, Erbium an aner Elementer gemëscht, mat enger gerénger Ausbezuelung an engem Inhalt vun ongeféier 0,0005% an der Krust. Scandium gëtt dacks benotzt fir speziell Glas a liicht Héichtemperaturlegierungen ze maachen.
Am Moment sinn déi bewährte Reserven vu Scandium op der Welt nëmmen 2 Milliounen Tonnen, 90 ~ 95% vun deenen an Bauxit, Phosphorit an Eisen Titan Äerz enthale sinn, an e klengen Deel an Uran, Thorium, Wolfram a rare Äerderz, haaptsächlech a Russland, China, Tadschikistan, Madagaskar, Norwegen an aner Länner verdeelt. China ass ganz räich u Scandium Ressourcen, mat grousse Mineralreserven am Zesummenhang mat Scandium. Laut onkomplett Statistike sinn d'Reserven vum Scandium a China ongeféier 600000 Tonnen, déi an Bauxit- a Phosphoritdepositiounen, Porphyry a Quarz-Venen Wolframablagerungen a Südchina, selten Äerdoflagerungen a Südchina, Bayan Obo seltenen Äerd Eisenerzdepositioune enthale sinn. Bannen Mongolei, a Panzhihua Vanadium Titan Magnetit Depot zu Sichuan.
Wéinst der Knappheet vum Scandium ass de Präis vum Scandium och ganz héich, a bei sengem Héichpunkt gouf de Präis vum Scandium op 10 Mol de Präis vum Gold opgeblosen. Och wann de Präis vum Skandium gefall ass, ass et ëmmer nach véiermol de Präis vum Gold!
Entdeckt Geschicht
1869 huet de Mendelejew e Spalt an der Atommass tëscht Kalzium (40) an Titan (48) gemierkt, a virausgesot, datt et och en onentdeckt Tëschent-Atommass-Element hei wier. Hien huet virausgesot datt säin Oxid X ₂ O Å ass. Scandium gouf 1879 vum Lars Frederik Nilson vun der Uppsala Universitéit a Schweden entdeckt. Hien huet et aus der schwaarzer seltener Goldmine extrahéiert, e komplexen Äerz deen 8 Aarte vu Metalloxide enthält. Hien huet extrahéiertErbium(III)oxidaus schwaarz seelen Gold Äerz, a krittYtterbium(III)oxidaus dësem Oxid, an et gëtt en anert Oxid vu liichtem Element, deem säi Spektrum weist datt et en onbekannt Metal ass. Dëst ass de Metal virausgesot vum Mendeleev, deem säin Oxid assSc₂O₃. D'Scandium Metal selwer gouf produzéiert ausScandiumchloridduerch elektrolytesch Schmelz am Joer 1937.
Mendeleev
Elektronen Konfiguratioun
Elektronen Konfiguratioun: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
Scandium ass e mëllt, sëlwerwäiss Iwwergangsmetall mat engem Schmelzpunkt vun 1541 ℃ an engem Kachpunkt vun 2831 ℃.
Fir eng erheblech Zäit no senger Entdeckung gouf d'Benotzung vum Scandium net bewisen wéinst senger Schwieregkeet bei der Produktioun. Mat der verstäerkter Verbesserung vu seltenen Äerdelementer Trennungsmethoden gëtt et elo e reife Prozessfloss fir d'Scandiumverbindungen ze purifizéieren. Well Skandium manner alkalesch ass wéi Yttrium a Lanthanid, ass den Hydroxid de schwaachsten, sou datt de seltenen Äerdelement gemëschte Mineral mat Skandium duerch "Schrëtt Nidderschlag" Method getrennt gëtt wann Scandium(III) Hydroxid mat Ammoniak behandelt gëtt. an d'Léisung transferéiert ginn. Déi aner Method ass Scandium Nitrat duerch Polar Zersetzung vun Nitrat ze trennen. Well Scandiumnitrat am einfachsten ze zersetzen ass, kann de Scandium getrennt ginn. Zousätzlech ass déi ëmfaassend Erhuelung vum Begleedungsskandium aus Uran, Thorium, Wolfram, Zinn an aner Mineralablagerungen och eng wichteg Quell vu Scandium.
Nodeems Dir eng reng Scandiumverbindung kritt, gëtt se an ScCl Å ëmgewandelt a mat KCl a LiCl geschmolt. De geschmollte Zink gëtt als Kathode fir Elektrolyse benotzt, wouduerch Skandium op der Zinkelektrode ausfällt. Dann gëtt den Zink verdampft fir metallescht Skandium ze kréien. Dëst ass e liicht Sëlwerwäiss Metall mat ganz aktive chemeschen Eegeschaften, wat mat waarme Waasser reagéiere kann fir Waasserstoffgas ze generéieren. Also ass de Metallskandium, deen Dir op der Foto gesitt, an enger Fläsch versiegelt a mat Argongas geschützt, soss wäerte Scandium séier eng donkel giel oder gro Oxidschicht bilden, a verléiert säi glänzend metallesche Glanz.
Uwendungen
Beliichtung Industrie
D'Benotzunge vum Scandium sinn a ganz helle Richtungen konzentréiert, an et ass net iwwerdreiwen et de Jong vum Liicht ze nennen. Déi éischt magesch Waff vum Scandium gëtt Scandium Natriumlampe genannt, déi benotzt ka ginn fir Dausende vu Stéit Liicht ze bréngen. Dëst ass eng Metallhalogenid Elektresch Luucht: d'Glühbär ass mat Natriumjodid a Scandium Triiodid gefëllt, a Scandium an Natriumfolie ginn zur selwechter Zäit bäigefüügt. Wärend Héichspannungsentladung emittéieren Scandiumionen respektiv Natriumionen Liicht vun hire charakteristesche Emissiounswellelängten. D'Spektrallinne vum Natrium sinn 589,0 an 589,6 nm, zwee berühmt giel Luuchten, während d'Spektrallinne vum Scandium 361,3 ~ 424,7 nm sinn, eng Serie vu bal ultraviolet a bloe Liichtemissiounen. Well se géigesäiteg ergänzen, ass déi allgemeng Liichtfaarf déi produzéiert gëtt wäiss Liicht. Et ass genee well Scandium Natrium Luuchten hunn d'Charakteristiken vun héich Liichtjoer Effizienz, gutt Liicht Faarf, Muecht spueren, laang Liewensdauer, a staark Niwwel Break Fähegkeet datt si wäit fir Televisioun Kameraen benotzt ginn, Plazen, Sport Plazen, a Strooss Beliichtung, a sinn als Drëtt Generatioun Liichtquellen bekannt. A China gëtt dës Zort Luucht lues a lues als nei Technologie gefördert, während an e puer entwéckelt Länner dës Lampe esou fréi wéi an de fréien 1980er Jore wäit benotzt gouf.
Déi zweet magesch Waff vum Scandium ass Solar-Photovoltaikzellen, déi d'Liicht op de Buedem verspreet sammelen an et an Elektrizitéit ëmsetzen fir d'mënschlech Gesellschaft ze féieren. Scandium ass dat bescht Barriärmetall an Metallisolator Hallefleit Silizium Solarzellen a Solarzellen.
Seng drëtt Zauberwaff nennt een γ A Strahlenquell, dës Zauberwaff kann eleng hell blénken, awer dës Aart vu Liicht kann net mat bloussem A opgeholl ginn, et ass en héichenergesche Photonfluss. Mir extrahéieren normalerweis 45Sc aus Mineralstoffer, dat ass déi eenzeg natierlech Isotopen vum Scandium. All 45Sc Kär enthält 21 Protonen a 24 Neutronen. 46Sc, e kënschtlechen radioaktiven Isotop, kann als γ Stralungsquellen oder Traceratome benotzt ginn och fir Radiotherapie vu bösartigen Tumoren benotzt ginn. Et ginn och Uwendungen wéi Yttrium Gallium Scandium Granat Laser,Scandium fluorideGlas Infrarout Optesch Faser, a Scandium Beschichtete Kathodestrahlröhre op der Televisioun. Et schéngt, datt de Scandium mat Hellegkeet gebuer ass.
Legierung Industrie
Scandium a senger elementarer Form gouf vill fir Doping Aluminiumlegierungen benotzt. Soulaang wéi e puer dausendstel vun Scandium zu Aluminium dobäi ass, gëtt eng nei Al3Sc Phase geformt, déi eng Metamorphism Roll an Al durchgang wäert spillen an d'Struktur an Eegeschafte vun der durchgang bedeitend änneren. 0,2% ~ 0,4% Sc dobäizemaachen (wat wierklech ähnlech ass wéi den Undeel fir Salz ze addéieren fir frittéiert Geméis doheem, nëmmen e bësse brauch) kann d'Rekristalliséierungstemperatur vun der Legierung ëm 150-200 ℃ erhéijen, a wesentlech héich verbesseren -Temperatur Kraaft, strukturell Stabilitéit, Schweess Leeschtung, an corrosion Resistenz. Et kann och d'Embritlement Phänomen vermeiden, déi einfach optrieden während laangfristeg Aarbecht bei héijen Temperaturen. Héichstäerkt an héich Zähegkeet Aluminiumlegierung, nei héichstäerkt korrosionsbeständeg schweißbar Aluminiumlegierung, nei héichtemperatur Aluminiumlegierung, héichstäerkt Neutronebestrahlungsbeständeg Aluminiumlegierung, etc., hu ganz attraktiv Entwécklungsperspektiven an der Raumfaart, Loftfaart, Schëffer, Atomreaktoren, liicht Gefierer an Héich-Vitesse Zich.
Scandium ass och en exzellente Modifikateur fir Eisen, an eng kleng Quantitéit vu Scandium kann d'Kraaft an d'Härheet vum Goss wesentlech verbesseren. Zousätzlech kann Scandium och als Additiv fir Héichtemperatur Wolfram a Chromlegierungen benotzt ginn. Natierlech, zousätzlech fir Hochzäitskleeder fir anerer ze maachen, huet de Scandium en héije Schmelzpunkt a seng Dicht ass ähnlech wéi Aluminium, a gëtt och an héije Schmelzpunkt liicht Legierungen wéi Scandium Titanlegierung a Scandium Magnesiumlegierung benotzt. Wéi och ëmmer, wéinst sengem héije Präis gëtt et normalerweis nëmmen an High-End Fabrikatiounsindustrie wéi Space Shuttle a Rakéite benotzt.
Keramik Material
Scandium, eng eenzeg Substanz, gëtt allgemeng an Legierungen benotzt, a seng Oxide spillen eng wichteg Roll a Keramikmaterialien op eng ähnlech Manéier. De tetragonale Zirkonium Keramikmaterial, dat als Elektrodenmaterial fir Festoxid Brennstoffzellen benotzt ka ginn, huet eng eenzegaarteg Eegeschafte wou d'Konduktivitéit vun dësem Elektrolyt mat der Erhéijung vun der Temperatur an der Sauerstoffkonzentratioun an der Ëmwelt eropgeet. Wéi och ëmmer, d'Kristallstruktur vun dësem Keramikmaterial selwer kann net stabil existéieren an huet keen industrielle Wäert; Et ass noutwendeg fir e puer Substanzen ze dopen, déi dës Struktur fixéiere kënnen, fir hir originell Eegeschaften ze erhalen. 6 ~ 10% Scandiumoxid addéieren ass wéi eng konkret Struktur, sou datt Zirkonium op engem quadrateschen Gitter stabiliséiert ka ginn.
Et ginn och Ingenieur Keramik Materialien wéi héich-Kraaft an héich-Temperatur resistent Silizium Nitrid als Verdichter a Stabilisatoren.
Als Verdichter,Scandiumoxidkann eng refractaire Phase Sc2Si2O7 um Rand vu feine Partikel bilden, sou datt d'Héichtemperaturverformung vun der Ingenieurkeramik reduzéiert gëtt. Am Verglach mat aneren Oxiden kann et d'Héichtemperatur-mechanesch Eegeschafte vu Siliziumnitrid besser verbesseren.
Katalytesch Chimie
An der chemescher Ingenieur gëtt Scandium dacks als Katalysator benotzt, während Sc2O3 fir Dehydratioun an Deoxidatioun vun Ethanol oder Isopropanol, Zersetzung vun Essigsäure a Produktioun vun Ethylen aus CO an H2 benotzt ka ginn. De Pt Al Katalysator deen Sc2O3 enthält ass och e wichtege Katalysator fir schwéier Ueleghydrogenéierungsreinigung a Raffinéierungsprozesser an der petrochemescher Industrie. Bei katalytesche Rëssreaktiounen wéi Cumene ass d'Aktivitéit vum Sc-Y Zeolitkatalysator 1000 Mol méi héich wéi déi vum Aluminiumsilikatkatalysator; Am Verglach mat e puer traditionelle Katalysatoren wäerten d'Entwécklungsperspektive vu Scandium Katalysatoren ganz hell sinn.
Nuklear Energie Industrie
Eng kleng Quantitéit vun Sc2O3 zu UO2 an héich-Temperatur reaktor nuklear Brennstoff derbäi kann Gitter Transformatioun vermeiden, Volumen Erhéijung, a Rëss verursaacht duerch UO2 zu U3O8 Konversioun.
Brennstoff Zell
Ähnlech, andeems 2,5% bis 25% Scandium op Nickel Alkali Batterien derbäi ginn, wäert hir Liewensdauer erhéijen.
Landwirtschaftlech Zucht
An der Landwirtschaft kënne Somen wéi Mais, Rüben, Ierzebulli, Weess a Sonneblummen mat Scandiumsulfat behandelt ginn (d'Konzentratioun ass allgemeng 10-3 ~ 10-8mol / L, verschidde Planzen hunn ënnerschiddlech), an den eigentlechen Effekt fir Keimung ze förderen erreecht ass. No 8 Stonnen ass d'Trocknung vu Wuerzelen a Knospe ëm 37% respektiv 78% eropgaang am Verglach mat Séiwierker, awer de Mechanismus ass nach ëmmer ënner Studie.
Vun der Nielsen Opmierksamkeet op d'Schold vun Atommassdaten bis haut ass de Scandium an d'Visioun vun de Leit fir nëmmen honnert oder zwanzeg Joer agaangen, awer et huet bal honnert Joer op der Bank gesat. Et war net bis déi kräfteg Entwécklung vun der Materialwëssenschaft am spéide leschte Joerhonnert datt et him Vitalitéit bruecht huet. Haut sinn selten Äerdelementer, dorënner Scandium, waarm Stären an der Materialwëssenschaft ginn, déi ëmmer verännerend Rollen an Dausende vu Systemer spillen, all Dag méi Komfort an eist Liewen bréngen a wirtschaftleche Wäert kreéieren deen nach méi schwéier ze moossen ass.
Post Zäit: Jun-29-2023