Sкандиум, с символом элемента SC и атомным числом 21, легко растворимся в воде, могут взаимодействовать с горячей водой и легко темнейте в воздухе. Его основная валентность -+3. Он часто смешивается с гадолинием, эрбиумом и другими элементами, с низким выходом и содержанием приблизительно 0,0005% в коре. Скандий часто используется для создания специальных стеклянных и легких высокотемпературных сплавов.
В настоящее время проверенные запасы скандия в мире составляют всего 2 миллиона тонн, 90 ~ 95% из которых содержатся в руках боксита, фосфорита и железных титановых руд, а также небольшая часть в уране, ториуме, вольфраме и редко -земельных рудах, в основном распределенной в России, Китае, Таджикистане, Мадагераре, Норвеги и других странах. Китай очень богат ресурсами скандала, с огромными запасами минералов, связанными со скандием. Согласно неполной статистике, резервы скандия в Китае составляют около 600000 тонн, которые содержатся в отложениях бокситовых и фосфоритов, отложений порфирских и кварцевых вену вольфрама в Южном Китае, в южном Китае, байских осадках с редкоземельным железом, внутренними внутренних заповедников в синг -в -в -в -ванадийских заповедниках.
Из -за нехватки скандия цена на скандий также очень высока, и на его пике цена на скандий была завышена до 10 раз выше цены на золото. Хотя цена на скандий упала, она все еще в четыре раза дороже золота!
Обнаружение истории
В 1869 году Менделев заметил разрыв в атомной массе между кальцием (40) и титаном (48) и предсказал, что здесь также был не обнаруженный элемент атомной массы промежуточной атомной массы. Он предсказал, что его оксид - x ₂ o Å. Скандий был обнаружен в 1879 году Ларсом Фредериком Нилсоном из Университета Упсала в Швеции. Он извлек его из черного редкого золотого рудника, сложной руды, которая содержит 8 типов оксидов металлов. Он извлекЭрбий (III) оксидот черной редкой золотой руды и полученаИттербий (III) оксидИз этого оксида, и есть еще один оксид более легкого элемента, спектр которого показывает, что это неизвестный металл. Это металл, предсказанный Менделейв, оксид которогоSc₂o₃Полем Сам металл скандал был произведен изХлорид скандияЭлектролитическим плавлением в 1937 году.
Mendeleev
Электронная конфигурация
Конфигурация электрона: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D1
Скандий - это мягкий серебряный белый переходной металл с темой плавления 1541 года и темной кипения 2831 ℃.
В течение значительного периода после его открытия использование скандия не было продемонстрировано из -за его трудностей в производстве. С увеличением улучшения методов разделения редкоземельных элементов, в настоящее время существует зрелый процесс процесса для очистки скандийных соединений. Поскольку скандий менее щелочный, чем иттрий и лантанид, гидроксид является самым слабым, поэтому минерал, содержащий редкоземельный элемент, содержащий скандий, будет отделен от элемента редкоземеля с помощью метода «ступени» в раствор. Другим методом является разделение нитрата скандала путем полярного разложения нитрата. Поскольку нитрат скандия проще всего разложить, скандий может быть разделен. Кроме того, всестороннее восстановление сопровождающего скандия от урана, тория, вольфрама, олова и других минеральных отложений также является важным источником скандий.
После получения чистого скандального соединения он преобразуется в SCCL Å и расплавлена с KCL и LICL. Расплавленный цинк используется в качестве катода для электролиза, вызывая скандий на осадок на цинк -электроде. Затем цинк испарится для получения металлического скандия. Это легкий серебряный белый металл с очень активными химическими свойствами, который может реагировать с горячей водой для генерации газа водорода. Таким образом, металлический скандий, который вы видите на рисунке, запечатан в бутылке и защищен газом аргона, в противном случае скандий быстро образует темно -желтый или серый слой оксида, потеряв свой блестящий металлический блеск.
Приложения
Осветительная промышленность
Использование скандия сосредоточено в очень ярких направлениях, и не является преувеличением называть его сыном света. Первое волшебное оружие скандея называется натриевой лампой скандала, которую можно использовать, чтобы привести свет до тысячи домохозяйств. Это металлический электрический свет: луковица заполнена йодидом натрия и триодидом скандия, а скандий и фольга натрия добавляются одновременно. Во время высоковольтных разрядов ионы скандия и ионы натрия соответственно излучают свет их характерных длина волн излучения. Спектральные линии натрия составляют 589,0 и 589,6 нм, два знаменитых желтых огня, в то время как спектральные линии скандея составляют 361,3 ~ 424,7 нм, серия почти ультрафиолетовых и синих световых выбросов. Поскольку они дополняют друг друга, общий светлый цвет - белый свет. Это именно потому, что натриевые лампы скандала имеют характеристики высокой световой эффективности, хорошего света, сбережений энергии, длительного срока службы и сильной способности разбивать туман, которые их можно широко использовать для телевизионных камер, квадратов, спортивных площадок и дорожного освещения и известны как световые источники третьего поколения. В Китае этот тип лампы постепенно продвигается в качестве новой технологии, в то время как в некоторых развитых странах этот тип лампы широко использовался уже в начале 1980 -х годов.
Вторым волшебным оружием скандея являются солнечные фотоэлектрические ячейки, которые могут собирать свет, разбросанный на земле, и превратить его в электричество, чтобы управлять человеческим обществом. Скандий является лучшим барьерным металлом в металлическом изоляторе полупроводниковых солнечных элементов и солнечных элементов и солнечных элементов.
Его третье волшебное оружие называется γ-источником лучей, это волшебное оружие может ярко сиять самостоятельно, но этот вид света не может быть получен невооруженным глазом, это фотонный поток с высокой энергией. Мы обычно извлекаем 45SC из минералов, которые являются единственными натуральными изотопами скандия. Каждое ядро 45SC содержит 21 протоны и 24 нейтрона. 46SC, искусственный радиоактивный изотоп, может быть использован в качестве источников γ -радиации или атомов трассера для лучевой терапии злокачественных опухолей. Есть также приложения, такие как yttrium gallium scandium garnet laser,Скандальный фторидСтеклянное инфракрасное оптическое волокно и катодная луча, покрытая скандием по телевизору. Кажется, что скандий рождается с яркостью.
Сплава индустрии
Скандий в его элементарной форме широко использовался для легированных алюминиевых сплавов. До тех пор, пока в алюминий добавляется несколько тысяч скандий, будет сформирована новая фаза AL3SC, которая будет играть роль метаморфизма в алюминиевом сплаве и значительно изменить структуру и свойства сплава. Добавление 0,2% ~ 0,4% SC (что действительно похоже на долю добавления соли в жареные овощи в домашних условиях, необходимо лишь немного) может повысить температуру рекристаллизации сплава на 150-200 ℃ и значительно улучшить силу высокой температуры, стабильность структурной стабильности, производительность сварки и сопротивление коррозии. Это также может избежать явления охрупции, которое легко произойти во время долгосрочной работы при высоких температурах. Высокая прочность и алюминиевая сплава с высокой вязкостью, новый высокопрочный сплав, алюминиевый сплав, новый высокотемпературный алюминиевый сплав, алюминиевый сплав с высоким уровнем нейтронов, обладают очень привлекательными перспективами развития в аэрокосмической, авиации, кораблях, ядерных реакторах, световых автомобилях и высококачественных суставах.
Скандий также является отличным модификатором железа, и небольшое количество скандия может значительно улучшить прочность и твердость чугуна. Кроме того, скандий также может использоваться в качестве добавки для высокотемпературных сплавов вольфрамовых и хром. Конечно, в дополнение к созданию свадебной одежды для других, скандий имеет высокую температуру плавления, а его плотность похожа на алюминий, а также используется в легких сплавах с высокой точкой плавления, такими как титановый сплав скандию и сплав с скандием. Однако из-за своей высокой цены он обычно используется только в высококлассных производственных отраслях, таких как космические шаттлы и ракеты.
Керамический материал
Скандий, единственное вещество, обычно используется в сплавах, а его оксиды играют важную роль в керамических материалах аналогичным образом. Керамический материал тетрагонального циркония, который можно использовать в качестве электродного материала для твердых оксидных топливных элементов, обладает уникальным свойством, где проводимость этого электролита увеличивается с повышением температуры и концентрации кислорода в окружающей среде. Однако кристаллическая структура этого керамического материала не может существовать стабильно и не имеет промышленной ценности; Необходимо допировать некоторые вещества, которые могут исправить эту структуру, чтобы сохранить свои исходные свойства. Добавление 6 ~ 10% оксида скандала похоже на бетонную структуру, так что циркония может быть стабилизирована на квадратной решетке.
Существуют также инженерные керамические материалы, такие как высокопрочные и высокотемпературные нитрид кремния в качестве растворителей и стабилизаторов.
Как уплотнитель,Оксид скандияможет образовывать рефрактерную фазу SC2SI2O7 на краю мелких частиц, тем самым уменьшая высокотемпературную деформацию инженерной керамики. По сравнению с другими оксидами это может лучше улучшить высокотемпературные механические свойства нитрида кремния.
Каталитическая химия
В химической инженерии скандий часто используется в качестве катализатора, в то время как SC2O3 может использоваться для дегидратации и окисления этанола или изопропанола, разложения уксусной кислоты и выработки этилена из CO и H2. Pt Al Catalyst, содержащий SC2O3, также является важным катализатором для процессов очистки и уточнения гидрирования тяжелых нефти в нефтехимической промышленности. В реакциях каталитического растрескивания, таких как кумонь, активность цифролитного катализатора SC-Y в 1000 раз выше, чем у алюминиевого силикатного катализатора; По сравнению с некоторыми традиционными катализаторами, перспективы развития катализаторов скандий будут очень яркими.
Ядерная энергетическая промышленность
Добавление небольшого количества SC2O3 в UO2 в ядерном топливе с высокотемпературным реактором может избежать преобразования решетки, увеличения объема и растрескивания, вызванного преобразованием UO2 в U3O8.
Топливный элемент
Аналогичным образом, добавление скандала с скандацией от 2,5% до 25% в никелевые щелочные аккумуляторы увеличат срок службы.
Сельскохозяйственное разведение
В сельском хозяйстве семена, такие как кукуруза, свекла, горох, пшеница и подсолнечник, могут быть обработаны сульфатом скандия (концентрация, как правило, составляет 10-3 ~ 10-8моль/л, различные растения будут иметь разные), и фактический эффект способности прорастания. Через 8 часов сухой вес корней и почек увеличился на 37% и 78% соответственно по сравнению с саженцами, но механизм все еще рассматривается.
От внимания Нильсена до долга атомных массовых данных до сегодняшнего дня, Scandium вступил в видение людей всего сотню или двадцать лет, но он почти сидел на скамейке в течение ста лет. Только в конце прошлого века было то, что в конце прошлого века это принесло жизненно важную роль. Сегодня редкоземельные элементы, в том числе скандий, стали горячими звездами в области материаловедения, играя постоянно меняющиеся роли в тысячах систем, каждый день привнося в нашу жизнь и создавая экономическую ценность, которая еще сложнее измерить.
Время сообщения: 29-29 июня