Scandium, cù u simbulu di l'elementu Sc è u numeru atomicu di 21, hè facilmente solubile in acqua, pò interagisce cù l'acqua calda, è facilmente scurisce in l'aria. A so valenza principale hè + 3. Hè spessu mischju cù gadolinium, erbium, è altri elementi, cù un rendimentu bassu è un cuntenutu di circa 0,0005% in a crosta. Scandium hè spessu usatu per fà un vetru speciale è ligeri ligeri d'alta temperatura.
Attualmente, i riservi pruvati di scandium in u mondu sò solu 2 milioni di tunnellate, 90 ~ 95% di quali sò cuntenuti in bauxite, fosforite è minerali di titaniu di ferru, è una piccula parte in uraniu, toriu, tungstenu è minerali di terra rara, principalmente. distribuitu in Russia, Cina, Tadjikistan, Madagascar, Norvegia è altri paesi. A Cina hè assai ricca in risorse di scandium, cù riserve minerali enormi ligati à scandium. Sicondu statistiche incomplete, e riserve di scandium in Cina sò circa 600000 tunnellati, chì sò cuntenuti in dipositi di bauxite è fosforite, dipositi di tungstenu di vena di porfiri è di quartz in South China, dipositi di terra rara in South China, Bayan Obo depositu di minerale di ferru di terra rara in Inner Mongolia, è Panzhihua vanadium titanium magnetite deposit in Sichuan.
A causa di a scarsità di scandium, u prezzu di scandium hè ancu assai altu, è in u so piccu, u prezzu di scandium hè stata inflata à 10 volte u prezzu di l'oru. Ancu s'è u prezzu di u scandiu hè cascatu, hè ancu quattru volte u prezzu di l'oru!
Scopre a Storia
In u 1869, Mendeleev hà nutatu una lacuna in a massa atomica trà u calciu (40) è u titaniu (48), è predichendu chì ci era ancu un elementu di massa atomica intermediu scupertu quì. Hà preditu chì u so ossidu hè X ₂ O Å. Scandium hè statu scupertu in u 1879 da Lars Frederik Nilson di l'Università di Uppsala in Svezia. L'hà estrattu da a minera d'oru raru neru, un minerale cumplessu chì cuntene 8 tipi di ossidi di metalli. Hà estrattuErbium (III) ossiduda u minerale d'oru raru neru, è ottenutuL'ossidu di itterbiu (III).da stu oxidu, è ci hè un altru oxidu di elementu lighter, chì u spettru mostra chì hè un metallu scunnisciutu. Questu hè u metalu previstu da Mendeleev, chì l'oxidu hèSc₂O₃. U metallu scandiu stessu hè statu pruduttu daScandium chlorideper fusione elettrolitica in u 1937.
Mendeleev
Cunfigurazione elettronica
Cunfigurazione elettronica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
Scandium hè un metallu di transizione biancu d'argentu, cù un puntu di fusione di 1541 ℃ è un puntu di ebollizione di 2831 ℃.
Per un periudu considerableu di tempu dopu a so scuperta, l'usu di scandium ùn hè statu dimustratu per via di a so difficultà in a pruduzzione. Cù a migliione crescente di i metudi di separazione di elementi di terra rara, ci hè avà un flussu di prucessu maturu per a purificazione di i composti di scandium. Perchè u scandiu hè menu alkaline di l'ittriu è u lanthanide, l'idrossidu hè u più debule, cusì l'elementu di terra rara chì cuntene u scandiu serà separatu da l'elementu di a terra rara per u metudu di "precipitazione graduale" quandu l'idrossidu di Scandium (III) hè trattatu cù ammonia dopu. esse trasferitu in suluzione. L'altru mètudu hè di separà u nitru di Scandium da a descomposizione Polar di nitrate. Perchè u scandium nitrate hè u più faciule di descompone, u scandium pò esse separatu. Inoltre, a ricuperazione cumpleta di u scandiu accumpagnatu da uraniu, toriu, tungstenu, stagnu è altri dipositi minerali hè ancu una fonte impurtante di scandium.
Dopu avè ottenutu un compostu di scandium puru, hè cunvertitu in ScCl Å è co melted with KCl and LiCl. U zincu fusu hè usatu cum'è u catodu per l'elettrolisi, facendu u scandium per precipitate nantu à l'elettrodu di zincu. Allora, u zincu hè evaporatu per ottene scandiu metallicu. Questu hè un metallu biancu d'argentu ligeru cù proprietà chimiche assai attive, chì ponu reagisce cù l'acqua calda per generà gasu di l'idrogenu. Allora u scandium metallicu chì vede in a stampa hè sigillatu in una buttiglia è prutettu cù gas argon, altrimente u scandium formarà rapidamente una capa d'ossidu gialla o grisa scura, perdendu u so lustru metallicu brillanti.
Applicazioni
Industria di l'illuminazione
L'usi di scandium sò cuncentrati in direzzione assai brillanti, è ùn hè micca esageratu per chjamà u Figliolu di a Luce. A prima arma magica di scandium hè chjamata scandium sodium lamp, chì pò esse usata per purtà a luce à millaie di famiglie. Questu hè un alogenu di metallu Luce elettrica: u bulbe hè pienu di ioduru di Sodium è Scandium triiodude, è u scandium è u fogliu di sodium sò aghjuntu à u stessu tempu. Durante a scarica di alta tensione, l'ioni di scandiu è l'ioni di sodiu emettenu luce di e so lunghezze d'onda di emissioni caratteristiche. I linii spettrali di sodiu sò 589.0 è 589.6 nm, duie famose luci gialli, mentre chì e linee spettrali di scandium sò 361.3 ~ 424.7 nm, una seria di emissioni di luce ultravioletta è blu vicinu. Perchè si cumplementanu l'altri, u culore di luce generale pruduciutu hè a luce bianca. Hè precisamente perchè e lampade di sodiu à scandiu anu e caratteristiche di alta efficienza luminosa, bonu culore di luce, risparmiu d'energia, longa vita di serviziu, è una forte capacità di rottura di nebbia chì ponu esse largamente usate per telecamere di televisione, piazze, spazii sportivi è illuminazione stradale. è sò cunnisciuti cum'è e fonti di luce di terza generazione. In Cina, stu tipu di lampa hè prumuvutu gradualmente cum'è una nova tecnulugia, mentre chì in certi paesi sviluppati, stu tipu di lampa hè stata largamente utilizata à l'iniziu di l'anni 1980.
A seconda arma magica di u scandiu hè e cellule fotovoltaiche solari, chì ponu cullà a luce sparghje nantu à a terra è trasfurmà in electricità per guidà a sucità umana. Scandium hè u megliu metale di barriera in e cellule solari di siliciu di semiconductor d'isolatori metallici è di celle solari.
A so terza arma magica hè chjamata γ A fonte di raghji, questa arma magica pò brillà da sola, ma stu tipu di luce ùn pò micca esse ricivutu à l'occhiu nudu, hè un flussu di fotoni d'alta energia. Avemu di solitu extract 45Sc da minerali, chì hè u solu isotopi naturali di scandium. Ogni nucleu 45Sc cuntene 21 protoni è 24 neutroni. 46Sc, un isotopo radiuattivu artificiale, pò esse usatu cum'è γ Fonti di radiazione o atomi di traccia pò ancu esse usatu per a radioterapia di tumuri maligni. Ci sò ancu appiicazioni cum'è u laser di granata d'ittriu gallium scandium,Scandium fluorureFibra ottica infrarossa di vetru, è tubu di raghji catodichi rivestiti di scandiu nantu à a televisione. Sembra chì u scandium hè natu cù luminosità.
Industria di lega
Scandium in a so forma elementale hè stata largamente utilizata per doping alliages d'aluminiu. Finu à quandu uni pochi di millesimi di scandiu hè aghjuntu à l'aluminiu, una nova fase Al3Sc serà furmata, chì hà da ghjucà un rolu di Metamorfismu in l'alia d'aluminiu è fà chì a struttura è e proprietà di l'aleatu cambianu significativamente. Agghiuncennu 0,2% ~ 0,4% Sc (chì hè veramente simile à a proporzione di l'aghjunzione di u salinu per affucà i vegetali fritti in casa, solu un pocu hè necessariu) pò aumentà a temperatura di recristalizazione di l'alea da 150-200 ℃, è migliurà significativamente l'altu. - resistenza à a temperatura, stabilità strutturale, prestazioni di saldatura, è resistenza à a corrosione. Si pò ancu evitari u fenomenu embrittlement chì hè facile à accade durante u travagliu longu à alti temperature. Alloghju d'aluminiu d'alta resistenza è d'alta tenacità, nova lega d'aluminiu saldabile resistente à a corrosione, nova lega d'aluminiu d'alta temperatura, lega d'aluminiu resistente à l'irradiazione di neutroni d'alta resistenza, ecc. reattori nucleari, veiculi ligeri è treni d'alta velocità.
Scandium hè ancu un modificatore excelente per u ferru, è una piccula quantità di scandium pò migliurà significativamente a forza è a durezza di u ferru. Inoltre, u scandium pò ancu esse usatu cum'è additivu per l'aliaghji di tungstenu è cromu à alta temperatura. Di sicuru, in più di fà i vestiti di nozze per l'altri, u scandium hà un altu puntu di fusione è a so densità hè simile à l'aluminiu, è hè ancu utilizatu in l'aliaghji ligeri di u puntu di fusione, cum'è l'aliazione di titaniu di scandium è l'alia di magnesiu di scandium. In ogni casu, per via di u so prezzu altu, hè generalmente utilizatu solu in l'industrii di fabricazione high-end, cum'è i navetti spaziali è i razzi.
Materiale ceramica
Scandium, una sola sustanza, hè generalmente utilizata in ligami, è i so ossidi ghjucanu un rolu impurtante in i materiali ceramichi in modu simili. U materiale ceramicu di zirconia tetragonale, chì pò esse usatu cum'è materiale di l'elettrodu per e celle di combustibile d'ossidu solidu, hà una pruprietà unica induve a conduttività di stu elettrolitu aumenta cù a temperatura è a cuncentrazione di l'ossigenu in l'ambiente. In ogni casu, a struttura di cristallu di stu materiale ceramicu stessu ùn pò micca esse stabile è ùn hà micca valore industriale; Hè necessariu di doping certi sustanzi chì ponu riparà sta struttura per mantene e so proprietà originali. Adding 6 ~ 10% Scandium oxide hè cum'è una struttura di béton, cusì chì a zirconia pò esse stabilizzata nantu à un lattice quadru.
Ci sò ancu materiali ceramichi di ingegneria, cum'è nitruru di siliciu resistente è resistente à alta temperatura cum'è densificatori è stabilizzatori.
Cum'è un densificatore,Oxidu di scandiupò furmà una fase refrattaria Sc2Si2O7 à a riva di particeddi fini, riducendu cusì a deformazione à alta temperatura di a ceramica ingegneria. Comparatu cù l'altri ossidi, pò migliurà megliu e proprietà meccaniche d'alta temperatura di nitruru di siliciu.
Chimica catalitica
In l'ingegneria chimica, u scandiu hè spessu usatu cum'è catalizzatore, mentre chì Sc2O3 pò esse usatu per a desidratazione è a desoxidazione di l'etanol o l'isopropanol, a descomposizione di l'acidu acìticu è a produzzione di etilene da CO è H2. U catalizzatore Pt Al chì cuntene Sc2O3 hè ancu un catalizatore impurtante per i prucessi di purificazione è di raffinazione di l'idrogenazione di l'oliu pesante in l'industria petrochimica. In riazzioni di cracking catalytic cum'è Cumene, l'attività di catalyseur zeolite Sc-Y hè 1000 volte più altu ch'è quellu di catalyseur silicate Aluminium; In cunfrontu cù certi catalizzatori tradiziunali, e prospettive di sviluppu di i catalizzatori di scandiu seranu assai brillanti.
Industria di l'energia nucleare
Aghjunghjendu una piccula quantità di Sc2O3 à UO2 in u carburante nucleare di u reattore d'alta temperatura pò evità a trasfurmazioni di lattice, l'aumentu di u voluminu è u cracking causatu da a cunversione UO2 à U3O8.
Pila à combustible
In listessu modu, aghjunghje 2,5% à 25% di scandium à e batterie di nichel alkali aumenterà a so vita di serviziu.
Allevamentu agriculu
In l'agricultura, i graneddi, cum'è u granu, a barbabietola, i piselli, u granu è u girasole ponu esse trattati cù u sulfate di Scandium (a cuncentrazione hè in generale 10-3 ~ 10-8mol / L, e diverse piante anu da esse diverse), è l'effettu propiu di prumove a germinazione. hè stata ottenuta. Dopu à l'ora di 8, u pesu seccu di e radiche è i bombi anu aumentatu da 37% è 78%, rispettivamente, cumparatu cù e piantini, ma u mecanismu hè sempre in studiu.
Da l'attenzione di Nielsen à u debitu di dati di massa atomica à l'oghje, u scandium hè intrutu in a visione di a ghjente per solu centu o vint'anni, ma hè quasi pusatu nantu à u bancu per centu anni. Ùn era finu à u vigoru sviluppu di a scienza materiale à a fine di u seculu passatu chì hà purtatu a vitalità à ellu. Oghje, l'elementi di a terra rara, cumpresu u scandiu, sò diventati stelle calde in a scienza di i materiali, ghjucanu un rolu sempre cambiante in millaie di sistemi, purtendu più comodità à a nostra vita ogni ghjornu, è creanu un valore ecunomicu chì hè ancu più difficiule di misurà.
Tempu di post: 29-ghjugnu-2023