Skandimu, yenye alama ya kipengele Sc na nambari ya Atomiki ya 21, huyeyushwa kwa urahisi katika maji, inaweza kuingiliana na maji ya moto, na kufanya giza hewani kwa urahisi. Valence yake kuu ni +3. Mara nyingi huchanganywa na gadolinium, erbium, na vipengele vingine, na mavuno ya chini na maudhui ya takriban 0.0005% katika ukoko. Scandium mara nyingi hutumiwa kutengeneza glasi maalum na aloi nyepesi za joto la juu.
Kwa sasa, akiba iliyothibitishwa ya scandium ulimwenguni ni tani milioni 2 tu, 90 ~ 95% ambayo iko katika ores ya Bauxite, phosphorite na chuma cha titani, na sehemu ndogo katika uranium, thorium, tungsten na ores adimu ya ardhi, haswa. kusambazwa nchini Urusi, Uchina, Tajikistan, Madagaska, Norway na nchi zingine. Uchina ni tajiri sana katika rasilimali za scandium, na akiba kubwa ya madini inayohusiana na scandium. Kulingana na takwimu ambazo hazijakamilika, akiba ya scandium nchini Uchina ni takriban tani 600,000, ambazo zimo kwenye amana za Bauxite na phosphorite, amana za porphyry na quartz vein tungsten huko Uchina Kusini, amana za nadra za ardhini huko Uchina Kusini, Bayan Obo adimu ya madini ya madini ya ardhini. Mongolia ya Ndani, na Panzhihua vanadium titanium magnetite amana katika Sichuan.
Kutokana na uhaba wa scandium, bei ya scandium pia ni ya juu sana, na katika kilele chake, bei ya scandium iliongezeka hadi mara 10 ya bei ya dhahabu. Ingawa bei ya scandium imeshuka, bado ni mara nne ya bei ya dhahabu!
Kugundua Historia
Mnamo 1869, Mendeleev aligundua pengo la misa ya atomiki kati ya kalsiamu (40) na titanium (48), na alitabiri kwamba pia kulikuwa na kipengele cha kati cha atomiki ambacho hakijagunduliwa hapa. Alitabiri kuwa oksidi yake ni X ₂ O Å. Scandium iligunduliwa mnamo 1879 na Lars Frederik Nilson wa Chuo Kikuu cha Uppsala huko Uswidi. Aliitoa kutoka kwa mgodi mweusi wa dhahabu adimu, madini tata ambayo ina aina 8 za oksidi za chuma. AmetoaOksidi ya Erbium(III).kutoka kwa madini nyeusi ya dhahabu adimu, na kupatikanaYtterbium(III) oksidikutoka kwa oksidi hii, na kuna oksidi nyingine ya kipengele nyepesi, ambayo wigo unaonyesha kuwa ni chuma isiyojulikana. Hii ni chuma kilichotabiriwa na Mendeleev, ambaye oksidi yake niSc₂O₃. Metali ya scandium yenyewe ilitolewa kutokaKloridi ya Scandiumkwa kuyeyuka kwa umeme mnamo 1937.
Mendeleev
Mpangilio wa elektroni
Usanidi wa elektroni: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
Scandium ni metali laini ya mpito nyeupe, yenye kiwango myeyuko cha 1541 ℃ na kiwango cha mchemko cha 2831 ℃.
Kwa muda mrefu baada ya ugunduzi wake, matumizi ya scandium hayakuonyeshwa kutokana na ugumu wake katika uzalishaji. Pamoja na uboreshaji unaoongezeka wa njia za kutenganisha vitu adimu vya ardhi, sasa kuna mtiririko wa mchakato wa utakaso wa misombo ya scandium. Kwa sababu scandium ina alkali kidogo kuliko yttrium na Lanthanide, hidroksidi ndiyo dhaifu zaidi, kwa hivyo madini adimu yaliyochanganywa yenye scandium yatatenganishwa na kipengele cha adimu cha dunia kwa njia ya "hatua ya mvua" wakati hidroksidi ya Scandium(III) inatibiwa na amonia baada ya hapo. kuhamishiwa kwenye suluhisho. Njia nyingine ni kutenganisha nitrati ya Scandium kwa mtengano wa Polar wa nitrate. Kwa sababu nitrati ya scandium ni rahisi zaidi kuoza, scandium inaweza kutengwa. Kwa kuongeza, urejesho wa kina wa scandium ya kuandamana kutoka kwa uranium, thorium, tungsten, bati na amana nyingine za madini pia ni chanzo muhimu cha scandium.
Baada ya kupata kiwanja cha scandium safi, hubadilishwa kuwa ScCl Å na kuunganishwa pamoja na KCl na LiCl. Zinki iliyoyeyushwa hutumika kama kathodi ya uchanganuzi wa umeme, na kusababisha kansadia kunyesha kwenye elektrodi ya zinki. Kisha, zinki hutolewa ili kupata scandium ya metali. Hiki ni chuma chepesi chepesi cheupe chenye kemikali inayofanya kazi sana, ambacho kinaweza kuguswa na maji moto kutoa gesi ya hidrojeni. Kwa hiyo kashfa ya chuma unayoona kwenye picha imefungwa kwenye chupa na inalindwa na gesi ya argon, vinginevyo scandium itaunda haraka safu ya giza ya njano au kijivu ya oksidi, kupoteza luster yake ya metali yenye kung'aa.
Maombi
Sekta ya taa
Matumizi ya scandium yamejikita katika mwelekeo mkali sana, na sio kuzidisha kuiita Mwana wa Nuru. Silaha ya kwanza ya uchawi ya scandium inaitwa taa ya sodiamu ya scandium, ambayo inaweza kutumika kuleta mwanga kwa maelfu ya kaya. Hii ni halidi ya chuma Mwanga wa umeme: balbu imejaa iodidi ya Sodiamu na triiodide ya Scandium, na scandium na foil ya sodiamu huongezwa kwa wakati mmoja. Wakati wa kutokwa kwa voltage ya juu, ioni za skadium na ioni za sodiamu kwa mtiririko huo hutoa mwanga wa urefu wa mawimbi yao ya utoaji. Mistari ya spectral ya sodiamu ni 589.0 na 589.6 nm, taa mbili za njano maarufu, wakati mistari ya spectral ya scandium ni 361.3 ~ 424.7 nm, mfululizo wa uzalishaji wa karibu wa ultraviolet na bluu. Kwa sababu zinakamilishana, rangi ya jumla ya mwanga inayozalishwa ni mwanga mweupe. Ni kwa sababu taa za sodiamu za scandium zina sifa za ufanisi wa juu wa mwanga, rangi nzuri ya mwanga, kuokoa nguvu, maisha ya muda mrefu ya huduma, na uwezo mkubwa wa kuvunja ukungu ambayo inaweza kutumika sana kwa kamera za televisheni, viwanja, kumbi za michezo, na taa za barabara. na hujulikana kama vyanzo vya taa vya kizazi cha tatu. Huko Uchina, aina hii ya taa inakuzwa polepole kama teknolojia mpya, wakati katika nchi zingine zilizoendelea, aina hii ya taa ilitumiwa sana mapema miaka ya 1980.
Silaha ya pili ya uchawi ya scandium ni seli za jua za photovoltaic, ambazo zinaweza kukusanya mwanga uliotawanyika chini na kugeuka kuwa umeme ili kuendesha jamii ya binadamu. Scandium ndio chuma bora zaidi cha kizuizi katika seli za jua za silicon semiconductor semiconductor na seli za jua.
Silaha yake ya tatu ya uchawi inaitwa γ Chanzo cha ray, silaha hii ya uchawi inaweza kuangaza yenyewe, lakini aina hii ya mwanga haiwezi kupokelewa kwa jicho la uchi, ni mtiririko wa photon wa nishati ya juu. Kwa kawaida tunatoa 45Sc kutoka kwa madini, ambayo ni isotopu za Asili pekee za scandium. Kila kiini cha 45Sc kina protoni 21 na neutroni 24. 46Sc, isotopu bandia ya mionzi, inaweza kutumika kama γ vyanzo vya mionzi au atomi za kifuatiliaji pia zinaweza kutumika kwa matibabu ya mionzi ya uvimbe mbaya. Pia kuna maombi kama yttrium gallium scandium garnet laser,Fluoridi ya Scandiumkioo infrared Fiber macho, na scandium coated cathode ray tube kwenye televisheni. Inaonekana kwamba scandium inazaliwa na mwangaza.
Sekta ya aloi
Scandium katika fomu yake ya msingi imetumiwa sana kwa aloi za alumini za doping. Mradi elfu chache za scandium zinaongezwa kwa alumini, awamu mpya ya Al3Sc itaundwa, ambayo itachukua jukumu la Metamorphism katika aloi ya alumini na kufanya muundo na mali ya alloy kubadilika kwa kiasi kikubwa. Kuongeza 0.2% ~ 0.4% Sc (ambayo ni sawa na sehemu ya kuongeza chumvi ili kukoroga mboga za kukaanga nyumbani, inahitajika kidogo tu) inaweza kuongeza joto la recrystallization ya aloi kwa 150-200 ℃, na kuboresha kwa kiasi kikubwa juu. -nguvu ya joto, utulivu wa muundo, utendaji wa kulehemu, na upinzani wa kutu. Inaweza pia kuepuka uzushi wa embrittlement ambayo ni rahisi kutokea wakati wa kazi ya muda mrefu kwa joto la juu. Aloi ya alumini yenye nguvu ya juu na uimara wa juu, aloi mpya ya alumini inayostahimili kutu, aloi mpya ya alumini yenye joto la juu, aloi ya alumini inayostahimili miale ya neutroni, n.k., ina matarajio ya kuvutia sana ya maendeleo katika anga, anga, meli, vinu vya nyuklia, magari mepesi na treni za mwendo kasi.
Scandium pia ni kiboreshaji bora cha chuma, na kiasi kidogo cha skandi inaweza kuboresha kwa kiasi kikubwa nguvu na ugumu wa chuma cha kutupwa. Kwa kuongezea, scandium pia inaweza kutumika kama nyongeza ya tungsten ya hali ya juu na aloi za chromium. Bila shaka, pamoja na kutengeneza nguo za harusi kwa ajili ya wengine, scandium ina kiwango cha juu cha kuyeyuka na msongamano wake ni sawa na alumini, na pia hutumiwa katika aloi za kiwango cha juu cha kuyeyuka kama vile aloi ya titani ya scandium na aloi ya magnesiamu ya scandium. Walakini, kwa sababu ya bei yake ya juu, kwa ujumla hutumiwa tu katika tasnia ya hali ya juu kama vile meli za angani na roketi.
Nyenzo za kauri
Scandium, dutu moja, kwa ujumla hutumiwa katika aloi, na oksidi zake zina jukumu muhimu katika vifaa vya kauri kwa njia sawa. Nyenzo ya kauri ya zirconia ya tetragonal, ambayo inaweza kutumika kama nyenzo ya elektrodi kwa seli za mafuta ya oksidi, ina sifa ya kipekee ambapo upitishaji wa elektroliti hii huongezeka kwa kuongezeka kwa joto na mkusanyiko wa oksijeni katika mazingira. Hata hivyo, muundo wa kioo wa nyenzo hii ya kauri yenyewe haiwezi kuwepo kwa utulivu na haina thamani ya viwanda; Inahitajika kuweka vitu kadhaa ambavyo vinaweza kurekebisha muundo huu ili kudumisha mali yake ya asili. Kuongeza 6-10% ya oksidi ya Scandium ni kama muundo wa zege, ili zirconia iweze kutengemaa kwenye kimiani ya mraba.
Pia kuna nyenzo za kauri za uhandisi kama vile nitridi ya silikoni inayostahimili nguvu ya juu na halijoto ya juu kama vidhibiti na vidhibiti.
Kama densifier,Oksidi ya Scandiuminaweza kuunda awamu ya kinzani Sc2Si2O7 kwenye ukingo wa chembe laini, hivyo kupunguza ubadilikaji wa halijoto ya juu wa keramik za uhandisi. Ikilinganishwa na oksidi zingine, inaweza kuboresha vyema sifa za mitambo ya halijoto ya juu ya nitridi ya silicon.
Kemia ya kichocheo
Katika uhandisi wa kemikali, scandium mara nyingi hutumika kama kichocheo, wakati Sc2O3 inaweza kutumika kwa ajili ya upungufu wa maji mwilini na deoxidation ya ethanol au isopropanol, mtengano wa asidi asetiki, na uzalishaji wa ethilini kutoka CO na H2. Kichocheo cha Pt Al kilicho na Sc2O3 pia ni kichocheo muhimu cha utakaso wa haidrojeni ya mafuta mazito na michakato ya kusafisha katika tasnia ya petrokemikali. Katika athari za kichocheo cha kupasuka kama vile Cumene, shughuli ya kichocheo cha Sc-Y zeolite ni ya juu mara 1000 kuliko ile ya kichocheo cha silicate ya Alumini; Ikilinganishwa na baadhi ya vichocheo vya jadi, matarajio ya maendeleo ya vichocheo vya scandium yatakuwa mkali sana.
Sekta ya nishati ya nyuklia
Kuongeza kiasi kidogo cha Sc2O3 hadi UO2 katika mafuta ya nyuklia yenye kiwango cha juu cha joto kunaweza kuzuia mabadiliko ya kimiani, ongezeko la sauti na mpasuko unaosababishwa na ubadilishaji wa UO2 hadi U3O8.
Kiini cha mafuta
Vile vile, kuongeza 2.5% hadi 25% scandium kwenye betri za alkali za nikeli kutaongeza maisha yao ya huduma.
Ufugaji wa kilimo
Katika kilimo, mbegu kama mahindi, beet, pea, ngano na alizeti zinaweza kutibiwa na Scandium sulfate (mkusanyiko kwa ujumla ni 10-3 ~ 10-8mol/L, mimea tofauti itakuwa tofauti), na athari halisi ya kukuza kuota. imefikiwa. Baada ya masaa 8, uzito kavu wa mizizi na buds uliongezeka kwa 37% na 78% kwa mtiririko huo ikilinganishwa na miche, lakini utaratibu bado unajifunza.
Kuanzia umakini wa Nielsen hadi deni la data ya molekuli ya Atomiki hadi leo, scandium imeingia kwenye maono ya watu kwa miaka mia moja au ishirini tu, lakini karibu imekaa kwenye benchi kwa miaka mia moja. Haikuwa hadi maendeleo ya nguvu ya sayansi ya nyenzo mwishoni mwa karne iliyopita ambayo ilileta uhai kwake. Leo, vipengele adimu vya dunia, ikiwa ni pamoja na scandium, vimekuwa nyota motomoto katika sayansi ya nyenzo, vinacheza majukumu yanayobadilika kila wakati katika maelfu ya mifumo, na kuleta urahisi zaidi kwa maisha yetu kila siku, na kuunda thamani ya kiuchumi ambayo ni ngumu zaidi kupima.
Muda wa kutuma: Juni-29-2023