Scandium, nga adunay simbolo sa elemento nga Sc ug Atomic number nga 21, daling matunaw sa tubig, maka-interact sa init nga tubig, ug daling mongitngit sa hangin. Ang nag-unang valence niini mao ang +3. Kanunay kini nga gisagol sa gadolinium, erbium, ug uban pang mga elemento, nga adunay gamay nga ani ug adunay sulud nga gibana-bana nga 0.0005% sa crust. Ang Scandium kasagarang gigamit sa paghimog espesyal nga bildo ug gaan nga taas nga temperatura nga mga haluang metal.
Sa pagkakaron, ang napamatud-an nga mga reserba sa scandium sa kalibutan mga 2 ka milyon nga tonelada lamang, 90 ~ 95% niini anaa sa Bauxite, phosphorite ug iron titanium ores, ug gamay nga bahin sa uranium, thorium, tungsten ug talagsaon nga mga ores sa yuta, kasagaran. giapod-apod sa Russia, China, Tajikistan, Madagascar, Norway ug uban pang mga nasud. Ang China dato kaayo sa mga kapanguhaan sa scandium, nga adunay daghang mga reserba sa mineral nga may kalabutan sa scandium. Sumala sa dili kompleto nga mga estadistika, ang mga reserba sa scandium sa China mga 600000 ka tonelada, nga anaa sa Bauxite ug phosphorite nga mga deposito, porphyry ug quartz vein tungsten nga mga deposito sa South China, talagsaon nga yuta nga deposito sa South China, Bayan Obo talagsaon nga yuta nga iron ore deposit sa Inner Mongolia, ug Panzhihua vanadium titanium magnetite deposit sa Sichuan.
Tungod sa kanihit sa scandium, ang presyo sa scandium taas usab kaayo, ug sa kinapungkayan niini, ang presyo sa scandium gipataas sa 10 ka pilo sa presyo sa bulawan. Bisag mius-os ang presyo sa scandium, upat gihapon kini ka pilo sa presyo sa bulawan!
Pagdiskobre sa Kasaysayan
Niadtong 1869, namatikdan ni Mendeleev ang usa ka gintang sa atomic mass tali sa calcium (40) ug titanium (48), ug gitagna nga adunay usa usab ka wala madiskobre nga intermediate atomic mass nga elemento dinhi. Iyang gitagna nga ang oxide niini mao ang X ₂ O Å. Ang Scandium nadiskobrehan niadtong 1879 ni Lars Frederik Nilson sa Uppsala University sa Sweden. Gikuha niya kini gikan sa itom nga talagsaon nga minahan sa bulawan, usa ka komplikadong ore nga adunay 8 ka matang sa metal oxide. Na-extract na siyaErbium(III) oxidegikan sa itom nga talagsaon nga bulawan nga ore, ug nakuhaYtterbium(III) oxidegikan niini nga oxide, ug adunay laing oxide sa mas magaan nga elemento, kansang spectrum nagpakita nga kini usa ka wala mailhi nga metal. Kini ang metal nga gitagna ni Mendeleev, kansang oxide maoSc₂O₃. Ang scandium metal mismo gihimo gikan saScandium chloridepinaagi sa electrolytic melting niadtong 1937.
Mendeleev
Konfigurasyon sa elektron
Konfigurasyon sa elektron: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
Ang Scandium usa ka humok, pilak nga puti nga transisyon nga metal nga adunay temperatura nga pagtunaw nga 1541 ℃ ug usa ka punto sa pagbukal nga 2831 ℃.
Sulod sa igo nga yugto sa panahon pagkahuman sa pagkadiskobre niini, ang paggamit sa scandium wala gipakita tungod sa kalisud sa paghimo niini. Uban sa nagkadako nga pag-uswag sa talagsaon nga mga pamaagi sa pagbulag sa elemento sa yuta, karon adunay usa ka hamtong nga proseso nga dagan alang sa pagputli sa mga compound sa scandium. Tungod kay ang scandium dili kaayo alkaline kaysa yttrium ug Lanthanide, ang hydroxide mao ang labing huyang, mao nga ang talagsaon nga elemento sa yuta nga sinagol nga mineral nga adunay sulud nga scandium mabulag gikan sa talagsaon nga elemento sa yuta pinaagi sa "step precipitation" nga pamaagi kung ang Scandium (III) hydroxide gitambalan sa ammonia pagkahuman. nga gibalhin ngadto sa solusyon. Ang laing paagi mao ang pagbulag sa Scandium nitrate pinaagi sa Polar decomposition sa nitrate. Tungod kay ang scandium nitrate mao ang labing dali nga madunot, ang scandium mahimong mabulag. Dugang pa, ang komprehensibo nga pagbawi sa nag-uban nga scandium gikan sa uranium, thorium, tungsten, lata ug uban pang mga deposito sa mineral usa usab ka hinungdanon nga gigikanan sa scandium.
Human sa pagkuha sa usa ka lunsay nga scandium compound, kini nakabig ngadto sa ScCl Å ug co natunaw uban sa KCl ug LiCl. Ang tinunaw nga zinc gigamit ingon nga cathode alang sa electrolysis, hinungdan sa scandium sa precipitate sa zinc electrode. Dayon, ang zinc moalisngaw aron makakuha og metallic scandium. Kini usa ka gaan nga pilak nga puti nga metal nga adunay aktibo kaayo nga kemikal nga mga kabtangan, nga mahimong molihok sa init nga tubig aron makamugna ang hydrogen gas. Busa ang metal scandium nga imong makita sa hulagway gitak-opan sa usa ka botelya ug giprotektahan sa argon gas, kon dili ang scandium dali nga maporma ang usa ka itom nga yellow o gray nga oxide nga layer, nga mawad-an sa sinaw nga metallic luster.
Mga aplikasyon
Industriya sa suga
Ang mga paggamit sa scandium gikonsentrar sa hayag kaayo nga mga direksyon, ug dili pagpasobra ang pagtawag niini nga Anak sa Kahayag. Ang unang salamangka nga hinagiban sa scandium gitawag nga scandium sodium lamp, nga magamit sa pagdala sa kahayag ngadto sa liboan ka mga panimalay. Kini usa ka metal halide Electric nga suga: ang bombilya napuno sa Sodium iodide ug Scandium triiodide, ug ang scandium ug sodium foil gidugang sa samang higayon. Atol sa high-voltage discharge, scandium ions ug sodium ions matag usa nagpagawas sa kahayag sa ilang mga kinaiya nga emission wavelength. Ang spectral nga linya sa sodium mao ang 589.0 ug 589.6 nm, duha ka sikat nga yellow nga suga, samtang ang spectral lines sa scandium mao ang 361.3~424.7 nm, usa ka serye sa duol nga ultraviolet ug blue light emissions. Tungod kay sila nagtinabangay sa usag usa, ang kinatibuk-ang kolor sa kahayag nga gihimo mao ang puti nga kahayag. Tukma tungod kay ang mga lampara sa scandium sodium adunay mga kinaiya sa taas nga hayag nga kahusayan, maayo nga kolor sa kahayag, pag-save sa kuryente, taas nga serbisyo sa kinabuhi, ug lig-on nga abilidad sa pagbuak sa gabon nga sila mahimong kaylap nga magamit alang sa mga camera sa telebisyon, mga kwadro, mga lugar sa palakasan, ug suga sa dalan, ug nailhan nga ikatulo nga henerasyon nga mga tinubdan sa kahayag. Sa China, kini nga matang sa lampara anam-anam nga gipasiugda isip usa ka bag-ong teknolohiya, samtang sa pipila ka mga naugmad nga mga nasud, kini nga matang sa lampara kaylap nga gigamit sa sayong bahin sa 1980s.
Ang ikaduha nga magic nga hinagiban sa scandium mao ang solar photovoltaic cells, nga makakolekta sa kahayag nga nagkatag sa yuta ug mahimo kini nga elektrisidad aron sa pagpadagan sa tawhanong katilingban. Ang Scandium mao ang labing kaayo nga barrier metal sa metal insulator semiconductor silicon solar cells ug solar cells.
Ang ikatulo nga magic nga hinagiban gitawag og γ Usa ka ray source, kini nga magic nga hinagiban mahimong modan-ag sa iyang kaugalingon, apan kini nga matang sa kahayag dili madawat sa hubo nga mata, kini usa ka high-energy photon flow. Kasagaran among gikuha ang 45Sc gikan sa mga mineral, nga mao ra ang Natural nga isotopes sa scandium. Ang matag 45Sc nucleus adunay 21 ka proton ug 24 ka neutron. Ang 46Sc, usa ka artificial radioactive isotope, mahimong gamiton isip γ Radiation sources o tracer atoms mahimo usab nga gamiton alang sa radiotherapy sa malignant nga mga tumor. Adunay usab mga aplikasyon sama sa yttrium gallium scandium garnet laser,Scandium fluorideglass infrared Optical fiber, ug scandium coated cathode ray tube sa telebisyon. Ingon og ang scandium natawo nga adunay kahayag.
Alloy nga industriya
Ang Scandium sa iyang elemental nga porma kaylap nga gigamit alang sa doping aluminum alloys. Hangtud nga pila ka libo nga scandium ang idugang sa aluminyo, usa ka bag-ong yugto sa Al3Sc ang maporma, nga adunay papel nga Metamorphism sa aluminyo nga haluang metal ug maghimo sa istruktura ug mga kabtangan sa haluang metal nga mabag-o. Ang pagdugang sa 0.2% ~ 0.4% Sc (nga susama gayud sa proporsiyon sa pagdugang sa asin sa pagpalihok sa piniritong mga utanon sa balay, gamay ra ang gikinahanglan) makadugang sa recrystallization nga temperatura sa haluang metal sa 150-200 ℃, ug makapauswag sa taas -kalig-on sa temperatura, kalig-on sa istruktura, pasundayag sa welding, ug resistensya sa kaagnasan. Makalikay usab kini sa embrittlement phenomenon nga daling mahitabo panahon sa dugay nga trabaho sa taas nga temperatura. Taas nga kalig-on ug taas nga kalig-on nga aluminum alloy, bag-ong high-strength corrosion-resistant weldable aluminum alloy, bag-ong high-temperature aluminum alloy, high-strength neutron irradiation resistant aluminum alloy, ug uban pa, adunay madanihon kaayo nga kalamboan sa aerospace, aviation, mga barko, nukleyar nga mga reaktor, gaan nga mga sakyanan ug mga high-speed nga tren.
Ang Scandium usa usab ka maayo nga modifier alang sa puthaw, ug ang gamay nga kantidad sa scandium mahimo’g makapauswag sa kusog ug katig-a sa cast iron. Dugang pa, ang scandium mahimo usab nga magamit ingon usa ka additive alang sa taas nga temperatura nga tungsten ug chromium alloys. Siyempre, dugang sa paghimo sa mga sinina sa kasal alang sa uban, ang scandium adunay taas nga lebel sa pagkatunaw ug ang densidad niini susama sa aluminum, ug gigamit usab sa taas nga lebel sa pagkatunaw nga gaan nga mga haluang metal sama sa scandium titanium alloy ug scandium magnesium alloy. Bisan pa, tungod sa taas nga presyo niini, kasagaran kini gigamit lamang sa mga high-end nga industriya sa paggama sama sa mga space shuttle ug rocket.
Keramik nga materyal
Ang Scandium, usa ka substansiya, kasagarang gigamit sa mga haluang metal, ug ang mga oxide niini adunay importante nga papel sa mga seramik nga materyales sa susamang paagi. Ang tetragonal zirconia ceramic nga materyal, nga mahimong gamiton isip usa ka electrode nga materyal alang sa solid oxide fuel cells, adunay usa ka talagsaon nga kabtangan diin ang conductivity niini nga electrolyte nagdugang sa pagtaas sa temperatura ug oxygen nga konsentrasyon sa palibot. Bisan pa, ang kristal nga istruktura sa kini nga seramik nga materyal mismo dili maglungtad nga lig-on ug wala’y bili sa industriya; Gikinahanglan ang pag-doping sa pipila ka mga sangkap nga makaayo sa kini nga istruktura aron mapadayon ang orihinal nga mga kabtangan niini. Ang pagdugang sa 6 ~ 10% Scandium oxide sama sa usa ka konkreto nga istruktura, aron ang zirconia mahimong mapalig-on sa usa ka square lattice.
Adunay usab mga materyales nga seramik sa engineering sama sa taas nga kusog ug taas nga temperatura nga resistensya sa silicon nitride ingon mga densifier ug stabilizer.
Ingon usa ka densifier,Scandium oxidemahimong usa ka refractory phase Sc2Si2O7 sa ngilit sa lino nga fino nga mga partikulo, sa ingon pagkunhod sa taas nga temperatura deformation sa engineering seramiko. Kung itandi sa ubang mga oxide, mas maayo nga mapauswag ang taas nga temperatura nga mekanikal nga mga kabtangan sa silicon nitride.
Catalytic chemistry
Sa chemical engineering, ang scandium sagad gigamit isip catalyst, samtang ang Sc2O3 mahimong gamiton para sa dehydration ug deoxidation sa ethanol o isopropanol, decomposition sa acetic acid, ug produksyon sa ethylene gikan sa CO ug H2. Ang Pt Al catalyst nga adunay Sc2O3 usa usab ka importante nga catalyst alang sa bug-at nga oil hydrogenation purification ug mga proseso sa pagdalisay sa industriya sa petrochemical. Sa catalytic cracking reactions sama sa Cumene, ang kalihokan sa Sc-Y zeolite catalyst mao ang 1000 ka pilo nga mas taas kay sa Aluminum silicate catalyst; Kung itandi sa pipila ka tradisyonal nga mga catalyst, ang mga prospect sa pag-uswag sa mga scandium catalysts mahimong hayag kaayo.
Industriya sa enerhiya sa nukleyar
Ang pagdugang og gamay nga kantidad sa Sc2O3 ngadto sa UO2 sa taas nga temperatura nga reactor nga nukleyar nga sugnod makalikay sa pagbag-o sa lattice, pagtaas sa gidaghanon, ug pag-crack tungod sa pagkakabig sa UO2 ngadto sa U3O8.
Fuel cell
Sa susama, ang pagdugang sa 2.5% hangtod 25% scandium sa nickel alkali nga mga baterya makadugang sa ilang serbisyo sa kinabuhi.
Pagpasanay sa agrikultura
Sa agrikultura, ang mga liso sama sa mais, beet, pea, trigo ug sunflower mahimong matambalan sa Scandium sulfate (ang konsentrasyon sa kasagaran 10-3 ~ 10-8mol/L, lain-laing mga tanom adunay lain-laing mga), ug ang aktuwal nga epekto sa pagpalambo sa germination nakab-ot na. Human sa 8 ka oras, ang uga nga gibug-aton sa mga gamot ug mga putot misaka sa 37% ug 78% matag usa kumpara sa mga seedlings, apan ang mekanismo kay ginatun-an pa.
Gikan sa pagtagad ni Nielsen ngadto sa utang sa Atomic mass data hangtod karon, ang scandium misulod sa panan-aw sa mga tawo sulod lamang sa usa ka gatos o baynte ka tuig, apan hapit kini naglingkod sa bangko sulod sa usa ka gatos ka tuig. Hangtud sa kusog nga pag-uswag sa materyal nga siyensya sa ulahing bahin sa miaging siglo nga kini nagdala sa kalagsik kaniya. Karon, ang talagsaon nga mga elemento sa yuta, lakip na ang scandium, nahimong mainit nga mga bituon sa siyensya sa materyal, nagdula sa kanunay nga pagbag-o nga mga tahas sa libu-libo nga mga sistema, nagdala og dugang nga kasayon sa atong kinabuhi matag adlaw, ug nagmugna og ekonomikanhong bili nga mas lisud sukdon.
Oras sa pag-post: Hun-29-2023