SCandium, con símbolo de elemento SC e o número atómico de 21, é facilmente soluble en auga, pode interactuar con auga quente e escurece facilmente no aire. A súa principal valencia é+3. A miúdo mestúrase con gadolinio, erbio e outros elementos, cun rendemento baixo e un contido de aproximadamente o 0,0005% na codia. Scandium úsase a miúdo para fabricar aliaxes especiais de vidro e lixeiros de alta temperatura.
Na actualidade, as probas reservas de escandio no mundo son só 2 millóns de toneladas, o 90 ~ 95% das cales están contidos en minerais de bauxita, fosforito e de ferro, e unha pequena parte en uranio, torio, tungsteno e minerais de terra rara, principalmente distribuídos en Rusia, China, Tajikistán, Madagascar, Norway e outros países. China é moi rica en recursos de Scandium, con enormes reservas minerais relacionadas con Scandium. Segundo estatísticas incompletas, as reservas de escandio en China son aproximadamente 600000 toneladas, que están contidas en depósitos de bauxita e fosforitos, depósitos de porfiro e vea de cuarzo en depósitos de tungsteno no sur de China, depósitos de terra raramente en China, de depósito de ferro de ferro rarado de Bayan, en Mongolia.
Debido á escaseza de Scandium, o prezo de Scandium tamén é moi alto, e no seu cumio, o prezo de Scandium inflouse a 10 veces o prezo do ouro. Aínda que o prezo de Scandium caeu, aínda é catro veces o prezo do ouro.
Descubrindo a historia
En 1869, Mendeleev notou unha fenda na masa atómica entre o calcio (40) e o titanio (48) e prognosticou que tamén había un elemento de masa atómica intermedia non descuberta aquí. El prognosticou que o seu óxido é x ₂ o Å. Scandium foi descuberto en 1879 por Lars Frederik Nilson, da Universidade de Uppsala, en Suecia. O extraeu da mina de ouro rara negra, un mineral complexo que contén 8 tipos de óxidos metálicos. El extraeuÓxido de erbio (III)de mineral de ouro raro negro e obtivoÓxido de Ytterbium (III)A partir deste óxido, e hai outro óxido de elemento máis lixeiro, cuxo espectro demostra que é un metal descoñecido. Este é o metal previsto por Mendeleev, cuxo óxido éSc₂o₃. O metal Scandium en si produciuse a partir deCloruro de escandiopor fusión electrolítica en 1937.
Mendeleev
Configuración de electróns
Configuración de electróns: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D1
Scandium é un metal de transición branca suave e de prata cun punto de fusión de 1541 ℃ e un punto de ebulición de 2831 ℃.
Durante un período considerable despois do seu descubrimento, o uso de Scandium non se demostrou debido á súa dificultade na produción. Coa mellora crecente dos métodos de separación de elementos de terra rara, agora hai un fluxo de proceso maduro para purificar compostos de escandio. Debido a que o escandio é menos alcalino que o yttrium e o lantanido, o hidróxido é o máis débil, polo que o elemento de terra rara que conteña escandio que conteña escandio estará separado do elemento de terra rara mediante o método de "precipitación de paso" cando o hidróxido de escandio (III) é tratado con ammonio despois de ser transferido á solución. O outro método é separar o nitrato de escandio mediante a descomposición polar do nitrato. Debido a que o nitrato de escandio é o máis fácil de descompoñer, pódese separar o escandio. Ademais, a recuperación integral do escandio acompañante de uranio, torio, tungsteno, estaño e outros depósitos minerais tamén é unha importante fonte de escandio.
Despois de obter un composto de escandio puro, convértese en SCCl Å e CO fundido con KCL e LICL. O cinc fundido úsase como cátodo para a electrólise, facendo que o escandio precipite no electrodo de cinc. A continuación, o cinc evaporase para obter o escandio metálico. Trátase dun metal branco de prata lixeiro con propiedades químicas moi activas, que poden reaccionar con auga quente para xerar gas hidróxeno. Así, o escandio metálico que ves na imaxe está selado nunha botella e protexido con gas de argón, se non, o escandio formará rapidamente unha capa de óxido de amarelo ou gris escuro, perdendo o seu brillo metálico brillante.
Aplicacións
Industria de iluminación
Os usos de Scandium concéntranse en direccións moi brillantes, e non é unha esaxeración chamalo Fillo da luz. A primeira arma máxica de Scandium chámase lámpada de sodio Scandium, que se pode usar para traer luz a miles de fogares. Esta é unha luz eléctrica de haluros metálicos: a lámpada está chea de ioduro de sodio e triioduro de escandio, e ao mesmo tempo engádense escandio e papel de sodio. Durante a descarga de alta tensión, os ións de escandio e os ións de sodio emiten respectivamente a luz das súas lonxitudes de onda de emisión características. As liñas espectrais de sodio son 589,0 e 589,6 nm, dúas famosas luces amarelas, mentres que as liñas espectrais de Scandium son 361,3 ~ 424,7 nm, unha serie de emisións de luz ultravioleta e azul. Porque se complementan, a cor da luz producida é a luz branca. Precisamente é debido a que as lámpadas de sodio de escandio teñen as características de alta eficiencia luminosa, boa cor lixeira, aforro de enerxía, longa vida útil e forte capacidade de rotura de néboa que poden ser amplamente utilizadas para cámaras de televisión, cadrados, locais deportivos e iluminación de estrada e son coñecidos como fontes de luz de terceira xeración. En China, este tipo de lámpada está a ser promovida gradualmente como unha nova tecnoloxía, mentres que nalgúns países desenvolvidos, este tipo de lámpadas foi moi utilizada desde principios dos anos 80.
A segunda arma máxica de Scandium son as células fotovoltaicas solares, que poden recoller a luz espallada no chan e convertela en electricidade para conducir a sociedade humana. Scandium é o mellor metal de barreira en células solares de silicio semiconductor illador metálico e células solares.
A súa terceira arma máxica chámase γ unha fonte de raios, esta arma máxica pode brillar por si mesma, pero este tipo de luz non pode ser recibida a simple vista, é un fluxo de fotóns de alta enerxía. Normalmente extraemos 45sc de minerais, que é o único isótopo naturais de Scandium. Cada núcleo 45SC contén 21 protóns e 24 neutrones. 46SC, un isótopo radioactivo artificial, pódese usar como fontes de radiación γ ou átomos de rastreadores tamén se poden usar para a radioterapia de tumores malignos. Tamén hai aplicacións como Yttrium Gallium Scandium Garnet Laser,Fluoruro de escandioFibra óptica infravermella de vidro e tubo de raios cátodos recubertos de escandio na televisión. Parece que Scandium nace con brillo.
Industria de aliaxe
O scandium na súa forma elemental foi moi utilizado para as aliaxes de aluminio de dopaxe. Sempre que se engada unhas milésimas de escandio ao aluminio, formarase unha nova fase AL3SC, que xogará un papel de metamorfismo na aleación de aluminio e fará que a estrutura e as propiedades da aleación cambien significativamente. Engadir un 0,2% ~ 0,4% SC (que é realmente similar á proporción de engadir sal para axitar as verduras fritas na casa, só se necesita un pouco) pode aumentar a temperatura de recristalización da aleación por 150-200 ℃ e mellorar significativamente a forza de alta temperatura, a estabilidade estrutural, o rendemento de soldadura e a resistencia á corrosión. Tamén pode evitar o fenómeno de embrittlement que é fácil de ocorrer durante o traballo a longo prazo a altas temperaturas. Alta de aluminio de alta resistencia e alta resistencia, nova aliaxe de aluminio soldable resistente á corrosión de alta resistencia, nova aleación de aluminio de alta temperatura, alia de neutrones de alta resistencia á irradiación de neutrones, etc., ten unha perspectiva de desenvolvemento moi atractiva en traxes de alto nivel, aviación, aviación, reactizos nucleares e altos en coche.
Scandium tamén é un excelente modificador para o ferro e unha pequena cantidade de escandio pode mellorar significativamente a forza e a dureza do ferro fundido. Ademais, Scandium tamén se pode usar como aditivo para as aliaxes de tungsteno de alta temperatura e cromo. Por suposto, ademais de facer roupa de voda para outros, Scandium ten un alto punto de fusión e a súa densidade é similar ao aluminio, e tamén se usa en aliaxes lixeiras de alto punto de fusión como a aleación de titanio Scandium e a aleación de magnesio escandio. Non obstante, debido ao seu elevado prezo, normalmente só se usa en industrias de fabricación de gama alta como as lanzadas de espazo e os foguetes.
Material cerámico
O escandio, unha única sustancia, úsase xeralmente nas aliaxes e os seus óxidos xogan un papel importante nos materiais cerámicos dun xeito similar. O material cerámico tetragonal de circonio, que se pode usar como material de electrodo para as pilas de combustible de óxido sólido, ten unha propiedade única onde a condutividade deste electrólito aumenta co aumento da temperatura e a concentración de osíxeno no ambiente. Non obstante, a estrutura de cristal deste propio material cerámico non pode existir de forma estable e non ten valor industrial; É necesario dopar algunhas substancias que poidan arranxar esta estrutura para manter as súas propiedades orixinais. Engadir 6 ~ 10% de óxido de escandio é como unha estrutura de formigón, de xeito que o circonio pode estabilizarse nun enreixado cadrado.
Tamén hai materiais cerámicos de enxeñaría como nitruro de silicio resistente a alta resistencia e alta temperatura como densificadores e estabilizadores.
Como densificador,Óxido de escandiopode formar unha fase refractaria SC2SI2O7 ao bordo das partículas finas, reducindo así a deformación de alta temperatura da cerámica de enxeñaría. En comparación con outros óxidos, pode mellorar mellor as propiedades mecánicas de alta temperatura do nitruro de silicio.
Química catalítica
Na enxeñaría química, o escandio úsase a miúdo como catalizador, mentres que SC2O3 pódese usar para a deshidratación e desoxidación de etanol ou isopropanol, descomposición de ácido acético e produción de etileno a partir de CO e H2. O catalizador PT AL que contén SC2O3 tamén é un importante catalizador para os procesos de purificación e perfeccionamento de hidroxenación de aceite pesado na industria petroquímica. En reaccións de cracking catalítico como o cumeno, a actividade do catalizador de zeolita SC-Y é 1000 veces superior á do catalizador de silicato de aluminio; En comparación con algúns catalizadores tradicionais, as perspectivas de desenvolvemento dos catalizadores de Scandium serán moi brillantes.
Industria da enerxía nuclear
Engadir unha pequena cantidade de SC2O3 a UO2 en combustible nuclear do reactor de alta temperatura pode evitar a transformación de celosía, o aumento do volume e o cracking causado pola conversión UO2 a U3O8.
Pila de combustible
Do mesmo xeito, engadir un 2,5% ao 25% de escandio ás baterías de níquel alcalino aumentará a súa vida útil.
Cría agrícola
Na agricultura, pódense tratar sementes como millo, remolacha, guisante, trigo e xirasol con sulfato de escandio (a concentración xeralmente é de 10-3 ~ 10-8mol/l, as plantas diferentes terán diferentes) e logrouse o efecto real de promover a xerminación. Despois de 8 horas, o peso seco das raíces e os brotes aumentou un 37% e un 78% respectivamente en comparación coas mudas, pero o mecanismo aínda está en estudo.
Desde a atención de Nielsen á débeda de datos de masa atómica ata hoxe, Scandium entrou na visión da xente só por cen ou vinte anos, pero case se sentou no banco durante cen anos. Non foi ata o vigoroso desenvolvemento da ciencia material a finais do século pasado que lle trouxo vitalidade. Hoxe en día, os elementos da Terra rara, incluído o Scandium, convertéronse en estrelas quentes na ciencia dos materiais, desempeñando papeis en constante cambio en miles de sistemas, traendo máis comodidade ás nosas vidas todos os días e creando un valor económico aínda máis difícil de medir.
Tempo de publicación: xuño-29-2023