Sплітый, з сімвалам элемента SC і атамным нумарам 21, лёгка раствараецца ў вадзе, можа ўзаемадзейнічаць з гарачай вадой і лёгка цямнее ў паветры. Яго галоўная валентнасць -+3. Яго часта змешваюць з гадолініем, эрбіем і іншымі элементамі, з нізкім выхадам і ўтрыманнем прыблізна 0,0005% у скарыначцы. Скандыум часта выкарыстоўваецца для вырабу спецыяльных шкляных і лёгкіх высокатэмпературных сплаваў.
У цяперашні час правераныя запасы скандыі ў свеце складаюць толькі 2 мільёны тон, 90 ~ 95% з якіх утрымліваюцца ў баксітах, фосфарыце і жалезных тытанавых рудах, а таксама невялікая частка ўрана, торыя, туфльджавых і рэдкіх зямлёх, у асноўным распаўсюджваюцца ў Расіі, Кітаі, Таджыстане, Мадагаскары, Нарвезе і іншых краінах. Кітай вельмі багаты рэсурсамі скандыі, з велізарнымі мінеральнымі запасамі, звязанымі са Скандыем. Згодна з няпоўнай статыстыкай, запасы Скандыі ў Кітаі складаюць каля 600000 тон, якія ўтрымліваюцца ў радовішчах баксіта і фасфарыту, порфіры і кварцавых вен тумджаў у паўднёвым Кітаі, рэдкай зямлі радовішчы ў Паўднёвым Кітаі, радовішчы рэдкай зямлі ў бая -ауннай рудай у унутранай манголіі і панжыхуа ванаданій тытанітавай радовішчы.
З -за дэфіцыту Скандыю цана скандыю таксама вельмі высокая, і на піку цана скандыю была завышана ў 10 разоў больш за кошт золата. Хоць цана Скандыю ўпала, гэта ўсё яшчэ ў чатыры разы перавышае цану на золата!
Адкрыццё гісторыі
У 1869 годзе Мендэлееў заўважыў разрыў у атамнай масе паміж кальцыяй (40) і тытанам (48), і прагназаваў, што тут таксама існуе нераскрыты прамежкавы элемент атамнай масы. Ён прагназаваў, што яго аксід - X ₂ O Å. Скандыум быў выяўлены ў 1879 годзе Ларсам Фрэдэрыкам Нілсанам з Універсітэта Упсала ў Швецыі. Ён здабыў яго з чорнай рэдкай залатой шахты, складанай руды, якая змяшчае 8 відаў аксіду металу. Ён здабыўЭрбій (iii) аксідад чорнай рэдкай золатавай руды і атрыманаАксід ytterbium (iii)З гэтага аксіду, і ёсць яшчэ адзін аксід больш светлага элемента, спектр якога паказвае, што гэта невядомы метал. Гэта метал, прагназаваны Мендэлеевам, аксід якога ёсцьSc₂o₃. Сам метал скандыю быў выраблены зХларыд скандыюпа электралітычным плаўленні ў 1937 годзе.
Мендэлееў
Канфігурацыя электронаў
Канфігурацыя электронаў: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D1
Скандыум - гэта мяккі, срэбны белы пераходны метал з тэмпературай плаўлення 1541 ℃ і тэмпература кіпення 2831 ℃.
На працягу значнага перыяду часу пасля яго адкрыцця выкарыстанне Скандыю не было прадэманстравана з -за складанасці ў вытворчасці. З павелічэннем паляпшэння метадаў падзелу рэдкай зямлі, у цяперашні час існуе спелы паток працэсу для ачысткі злучэнняў скандыю. Паколькі Скандый менш шчолачны, чым yttrium і lanthanide, гідраксід з'яўляецца самым слабым, таму рэдкую зямлю, змешаны мінерал, які змяшчае скандый, будзе аддзелены ад рэдкага элемента зямлі метадам "крок ападкаў", калі скандыум (III) гідраксід разглядаецца з аміяку ў перанос у рашэнне. Другі метад - аддзяліць нітрат скандыю палярным раскладаннем нітратаў. Паколькі нітрат скандыі прасцей за ўсё раскласці, скандыум можна аддзяліць. Акрамя таго, комплекснае аднаўленне суправаджальнага скандыю з урану, торыя, вальфраму, волава і іншых мінеральных адкладаў таксама з'яўляецца важнай крыніцай скандыю.
Пасля атрымання чыстага скандыйнага злучэння ён пераўтвараецца ў SCCL Å і сумесна расплаўлены KCL і LICL. Расплаўлены цынк выкарыстоўваецца ў якасці катода для электралізу, у выніку чаго скандый выпадае на цынк -электрод. Затым цынк выпараецца, каб атрымаць металічны скандый. Гэта лёгкі срэбны белы метал з вельмі актыўнымі хімічнымі ўласцівасцямі, якія могуць рэагаваць з гарачай вадой для стварэння вадароду. Такім чынам, металічны скандый, які вы бачыце на малюнку, запячатаны ў бутэльцы і абаронены аргонскім газам, інакш Scandium хутка ўтварыць цёмна -жоўты або шэры аксід, губляючы бліскучы металічны бляск.
Прыкладанне
Асвятляльная прамысловасць
Выкарыстанне Скандыю сканцэнтравана ў вельмі яркіх напрамках, і не перабольшванне называць яго Сынам святла. Першая чароўная зброя Скандыю называецца Скандыем натрыю, якую можна выкарыстоўваць для прыцягнення святла тысячам хатніх гаспадарак. Гэта металічны галідны электрычны святло: цыбуліна запоўнена ёдыдам натрыю і трыёдыду скандыю, а скандый і фальгу натрыю дадаюцца адначасова. Падчас вылучэння высокага напружання іёны скандыю і іёны натрыю адпаведна выпраменьваюць святло іх характэрных даўжыні хваль выкідаў. Спектральныя лініі натрыю складаюць 589,0 і 589,6 нм, два знакамітыя жоўтыя агеньчыкі, у той час як спектральныя лініі Скандыю - 361,3 ~ 424,7 нм, серыя амаль ультрафіялетавых і сініх выкідаў. Паколькі яны дапаўняюць адзін аднаго, агульны светлавы колер - гэта белае святло. Менавіта таму, што лямпы натрыю Scandium маюць характарыстыкі высокай святлівай эфектыўнасці, добрага святла, эканоміі магутнасці, доўгага тэрміну службы і моцнай здольнасці да парушэння туману, якія яны могуць шырока выкарыстоўваць для тэлекамераў, квадратаў, спартыўных месцаў і асвятлення дарожнага руху і вядомыя як крыніцы святла трэцяга пакалення. У Кітаі гэты тып лямпы паступова прасоўваецца як новая тэхналогія, у той час як у некаторых развітых краінах гэты тып лямпы шырока выкарыстоўваўся яшчэ ў пачатку 1980 -х.
Другая чароўная зброя Скандыю - гэта сонечныя фотаэлектрычныя клеткі, якія могуць сабраць святло, раскіданае па зямлі, і ператварыць яго ў электрычнасць, каб кіраваць чалавечым грамадствам. Скандыум - лепшы бар'ерны метал у металічным паўправадніковым крэмніевым сонечным элементах і сонечных элементах.
Яго трэцяя магічная зброя называецца γ крыніцай прамянёў, гэтая чароўная зброя можа ярка ззяць самастойна, але гэтае святло не можа быць прынята аголеным вокам, гэта высокаэнергетычны паток фатонаў. Звычайна мы здабываем 45SC з мінералаў, што з'яўляецца адзіным натуральным ізатопам скандыю. Кожнае ядро 45SC змяшчае 21 пратоны і 24 нейтроны. 46SC, штучны радыеактыўны ізатоп, можа быць выкарыстаны ў якасці γ крыніц выпраменьвання, альбо атамы прасочвання таксама могуць быць выкарыстаны для прамянёвай тэрапіі злаякасных пухлін. Ёсць таксама прыкладанні, такія як лазер граната Yttrium gallium Scandium,Фтарыд скандыюШкляная інфрачырвоная аптычная валакна і скандыум з катоднай прамянёвай трубкай на тэлебачанні. Здаецца, Скандыум нараджаецца з яркасцю.
Сплава прамысловасці
Скандыум у элементарным выглядзе шырока выкарыстоўваецца для допінгу алюмініевых сплаваў. Пакуль у алюміній дадаецца некалькі тысяч скандыю, будзе ўтвораны новая фаза AL3SC, якая будзе гуляць ролю метамарфізму ў алюмініевым сплаве і значна змяніць структуру і ўласцівасці сплаву. Дадаўшы 0,2% ~ 0,4% SC (што сапраўды падобна на долю дадання солі ў змешку смажанай гародніны дома, неабходна толькі крыху), можа павысіць тэмпературу перакрышталізацыі сплаву на 150-200 ℃ і значна палепшыць высокатэмпературную трываласць, структурную стабільнасць, выніковасць і ўстойлівасць да мора. Гэта таксама можа пазбегнуць з'явы абрываў, што лёгка адбыцца падчас доўгатэрміновай працы пры высокіх тэмпературах. Высокая трываласць і высокая трываласць алюмініевага сплаву, новы высокатрывачны карозійны ўстойлівы да зварнага алюмініевага сплаву, новы высокатэмпературныя алюмініевыя сплаў, высокатрывалы нейтронны апрамяненне алюмініевага сплаву і і г.д., маюць вельмі прывабныя перспектывы развіцця ў аэракасмічнай прасторы, авіяцыі, караблях, ядзерных рэактарах, лёгкіх аўтамабільных транспартных сродках.
Скандыум таксама з'яўляецца выдатным мадыфікатарам для жалеза, і невялікая колькасць скандыю можа значна палепшыць трываласць і цвёрдасць чыгуну. Акрамя таго, скандый таксама можа быць выкарыстаны ў якасці дабаўкі для высокатэмпературных вальфрамавых сплаваў і хрому. Зразумела, акрамя вырабу вясельнай вопраткі для іншых, Скандый мае высокую тэмпературу плаўлення, а яго шчыльнасць падобная на алюміній, а таксама выкарыстоўваецца ў лёгкіх сплавах з высокім узроўнем плаўлення, такіх як сплаў тытана скандыю і магній скандыі. Аднак з-за высокай цаны ён, як правіла, выкарыстоўваецца толькі ў вытворчых галінах высокага класа, такіх як касмічныя шатлы і ракеты.
Керамічны матэрыял
Скандыум, адзінае рэчыва, звычайна выкарыстоўваецца ў сплавах, і яго аксіды гуляюць важную ролю ў керамічных матэрыялах падобным чынам. Чарагональны керамічны матэрыял цырконія, які можа быць выкарыстаны ў якасці электрода для паліўных элементаў цвёрдых аксіду, мае унікальнае ўласцівасць, дзе праводнасць гэтага электраліта павялічваецца з павелічэннем тэмпературы і канцэнтрацыі кіслароду ў навакольным асяроддзі. Аднак крыштальная структура гэтага керамічнага матэрыялу сам не можа існаваць стабільна і не мае прамысловай каштоўнасці; Неабходна лечыць некаторыя рэчывы, якія могуць выправіць гэтую структуру, каб захаваць свае першапачатковыя ўласцівасці. Даданне 6 ~ 10% аксіду скандыю падобна на бетонную структуру, так што цырконія можа быць стабілізавана на квадратнай рашотцы.
Існуюць таксама інжынерныя керамічныя матэрыялы, такія як высокатрывалыя і высокатэмпературныя, устойлівыя да нітрыду крэмнію ў якасці дэледараў і стабілізатараў.
Як шчыліна,Аксід скандыюможа ўтварыць вогнетрывалую фазу SC2SI2O7 на краі дробных часціц, зніжаючы такім чынам высокатэмпературную дэфармацыю інжынернай керамікі. У параўнанні з іншымі аксідамі, гэта можа лепш палепшыць высокатэмпературныя механічныя ўласцівасці сястральнага нітрыду.
Каталітычная хімія
У хімічнай інжынерыі Scandium часта выкарыстоўваецца ў якасці каталізатара, у той час як SC2O3 можа быць выкарыстаны для дэгідратацыі і дэзаксідацыі этанолу або ізапрапанолу, раскладання воцатнай кіслаты і выпрацоўкі этылену з СО і Н2. Каталізатар Pt Al, які змяшчае SC2O3, таксама з'яўляецца важным каталізатарам ачысткі цяжкага гідрагенавання нафты і перапрацоўкі нафтахімічнай прамысловасці. У каталітычных рэакцыях, такіх як Cumene, актыўнасць каталізатара Zeolite SC-Y у 1000 разоў вышэй, чым у алюмініевай сілікатнай каталізатара; У параўнанні з некаторымі традыцыйнымі каталізатарамі, перспектывы развіцця каталізатараў скандыю будуць вельмі яркімі.
Ядзерная энергетычная прамысловасць
Даданне невялікай колькасці SC2O3 да UO2 у ядзерным палівам з высокім тэмпературай можа пазбегнуць пераўтварэння кратаў, павелічэння аб'ёму і расколін, выкліканых пераўтварэннем UO2 да U3O8.
Паліўны элемент
Сапраўды гэтак жа, даданне 2,5% да 25% скандый да шчолачных батарэй нікеля павялічыць тэрмін службы.
Сельскагаспадарчая развядзенне
У сельскай гаспадарцы, насенне, такія як кукуруза, буракі, гарох, пшаніца і сланечнік, можна лячыць сульфатам скандыю (канцэнтрацыя звычайна 10-3 ~ 10-8mol/л, розныя расліны будуць адрознівацца), і дасягнуты фактычны эфект прасоўвання прарастання. Праз 8 гадзін сухая маса каранёў і нырак павялічылася на 37% і 78% адпаведна ў параўнанні з расадай, але механізм усё яшчэ вывучаецца.
З увагі Нільсэна да запазычанасці дадзеных пра атамную масу да сённяшняга дня, Скандый увайшоў у бачанне людзей толькі сто -дваццаць гадоў, але амаль сто гадоў сядзеў на лаўцы. І толькі да энергічнага развіцця матэрыяльнай навукі ў канцы мінулага стагоддзя яна прынесла яму жыццёвую сілу. Сёння элементы рэдкай зямлі, у тым ліку Скандыум, сталі гарачымі зоркамі ў матэрыялазнаўства, адыгрываючы пастаянна змяняюцца ролі ў тысячах сістэм, штодня прыносячы больш зручнасці для нашага жыцця і ствараючы эканамічную каштоўнасць, якую яшчэ складаней вымераць.
Час паведамлення: 29 чэрвеня