SCandium, met elementsymbool SC en atoomnummer van 21, is gemakkelijk oplosbaar in water, kan interageren met heet water en gemakkelijk donkerder in de lucht. De belangrijkste valentie is+3. Het wordt vaak gemengd met gadolinium, erbium en andere elementen, met een lage opbrengst en een gehalte van ongeveer 0,0005% in de korst. Scandium wordt vaak gebruikt om speciale glazen en lichtgewicht hoogtemperaturenlegeringen te maken.
Momenteel zijn de bewezen reserves van het schandium in de wereld slechts 2 miljoen ton, waarvan 90 ~ 95% is opgenomen in bauxiet-, fosforiet- en ijzeren titaniumertsen, en een klein deel in uranium, thorium, wolfraam en zeldzame aarde -ertsen, voornamelijk gedistribueerd in Rusland, China, Madagascar, Norway en andere landen. China is zeer rijk aan scandiumbronnen, met enorme minerale reserves met betrekking tot scandium. According to incomplete statistics, the reserves of scandium in China are about 600000 tons, which are contained in Bauxite and phosphorite deposits, porphyry and quartz vein tungsten deposits in South China, rare earth deposits in South China, Bayan Obo rare earth iron ore deposit in Inner Mongolia, and Panzhihua vanadium titanium magnetite deposit in Sichuan.
Vanwege de schaarste van het scandium is de prijs van scandium ook zeer hoog, en op zijn hoogtepunt werd de prijs van scandium opgeblazen tot 10 keer de prijs van goud. Hoewel de prijs van scandium is gedaald, is het nog vier keer de prijs van goud!
Geschiedenis ontdekken
In 1869 zag Mendeleev een opening in atomaire massa tussen calcium (40) en titanium (48), en voorspelde dat er hier ook een onontdekte tussenliggende atoommassa -element was. Hij voorspelde dat het oxide x ₂ o Å is. Scandium werd in 1879 ontdekt door Lars Frederik Nilson van Uppsala University in Zweden. Hij haalde het uit de zwarte zeldzame goudmijn, een complexe erts dat 8 soorten metaaloxiden bevat. Hij heeft geëxtraheerdErbium (III) oxidevan zwart zeldzame gouden erts, en verkregenYtterbium (iii) oxideUit dit oxide, en er is nog een oxide van lichter element, waarvan het spectrum laat zien dat het een onbekend metaal is. Dit is het metaal voorspeld door Mendeleev, wiens oxide isSc₂o₃. Het scandiummetaal zelf werd geproduceerdScandiumchloridedoor elektrolytisch smelten in 1937.
Mendeleev
Elektronenconfiguratie
Elektronenconfiguratie: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D1
Scandium is een zacht, zilverwit overgangsmetaal met een smeltpunt van 1541 ℃ en een kookpunt van 2831 ℃.
Gedurende een aanzienlijke periode na de ontdekking werd het gebruik van scandium niet aangetoond vanwege de problemen met de productie ervan. Met de toenemende verbetering van de scheidingsmethoden van zeldzame aardelementen is er nu een volwassen processtroom voor het zuiveren van scandiumverbindingen. Omdat scandium minder alkalisch is dan yttrium en lanthanide, is het hydroxide het zwakste, dus het zeldzame aardelement gemengde mineraal dat scandium bevat, zal worden gescheiden van het zeldzame aardelement door "stappen neerslag" -methode wanneer scandium (iii) hydroxide wordt behandeld met ammonia na overgebracht in oplossing. De andere methode is om scandiumnitraat te scheiden door polaire ontleding van nitraat. Omdat scandiumnitraat het gemakkelijkst te ontleden is, kan scandium worden gescheiden. Bovendien is het uitgebreide herstel van bijbehorende scandium uit uranium, thorium, wolfraam, tin en andere minerale afzettingen ook een belangrijke bron van scandium.
Na het verkrijgen van een pure scandiumverbinding wordt deze omgezet in SCCL Å en CO gesmolten met KCL en LiCl. Het gesmolten zink wordt gebruikt als de kathode voor elektrolyse, waardoor scandium op de zinkelektrode neerslaat. Vervolgens wordt het zink verdampt om metaalschandium te verkrijgen. Dit is een lichtgewicht zilverwit metaal met zeer actieve chemische eigenschappen, die kunnen reageren met heet water om waterstofgas te genereren. Dus het metalen scandium dat je op de foto ziet, wordt in een fles verzegeld en beschermd met argongas, anders zal Scandium snel een donkergeel of grijze oxidelaag vormen, die zijn glanzende metallische glans verliest.
Toepassingen
Verlichtingsindustrie
Het gebruik van scandium is geconcentreerd in zeer heldere richtingen en het is geen overdrijving om het de zoon van het licht te noemen. Het eerste magische wapenwapen wordt scandium natriumlamp genoemd, dat kan worden gebruikt om licht aan duizenden huishoudens te brengen. Dit is een elektrisch licht van metaalhalogenide: de lamp is gevuld met natriumjodide en scandium triiodide en scandium- en natriumfolie worden tegelijkertijd toegevoegd. Tijdens hoogspanningsafvoer stoten scandiumionen en natriumionen respectievelijk het licht uit van hun karakteristieke emissiegolflengten. De spectrale natriumlijnen zijn 589,0 en 589,6 nm, twee beroemde gele lichten, terwijl de spectrale lijnen van Scandium 361,3 ~ 424,7 nm zijn, een reeks bijna ultraviolette en blauwe lichtemissies. Omdat ze elkaar aanvullen, is de algehele geproduceerde lichtkleur wit licht. Het is precies omdat scandium natriumlampen de kenmerken hebben van een hoge lichtgevende efficiëntie, een goede lichtkleur, energiebesparing, lange levensduur en sterke mist brekenvermogen dat ze op grote schaal kunnen worden gebruikt voor televisiecamera's, vierkanten, sportlocaties en wegverlichting en bekend zijn als de derde generatie lichtbronnen. In China wordt dit type lamp geleidelijk gepromoot als een nieuwe technologie, terwijl in sommige ontwikkelde landen dit type lamp al in het begin van de jaren tachtig veel werd gebruikt.
Het tweede magische wapen van Scandium is fotovoltaïsche cellen van zonne -energie, die het op de grond verspreid licht kunnen verzamelen en het in elektriciteit kunnen veranderen om de menselijke samenleving te stimuleren. Scandium is het beste barrièremetaal in metalen isolator halfgeleider silicium zonnecellen en zonnecellen.
Het derde magische wapen wordt γ een straalbron genoemd, dit magische wapen kan op zichzelf helder schijnen, maar dit soort licht kan niet worden ontvangen door het blote oog, het is een energieke fotonstroom. We halen meestal 45SC uit mineralen, wat de enige natuurlijke isotopen van scandium is. Elke 45SC -kern bevat 21 protonen en 24 neutronen. 46SC, een kunstmatige radioactieve isotoop, kan worden gebruikt als y -stralingsbronnen of traceratomen kunnen ook worden gebruikt voor radiotherapie van kwaadaardige tumoren. Er zijn ook toepassingen zoals Yttrium Gallium Scandium Grannet Laser,ScandiumfluorideGlazen infrarood optische vezel en scandium gecoate kathodestraalbuis op televisie. Het lijkt erop dat Scandium met helderheid wordt geboren.
Legeringsindustrie
Scandium in zijn elementaire vorm is veel gebruikt voor doping aluminiumlegeringen. Zolang een paar duizendste scandium wordt toegevoegd aan aluminium, zal een nieuwe AL3SC -fase worden gevormd, die een rol van metamorfisme zal spelen in de aluminiumlegering en de structuur en eigenschappen van de legeringswijziging aanzienlijk zal maken. Door 0,2% ~ 0,4% SC toe te voegen (wat echt vergelijkbaar is met het aandeel van het toevoegen van zout om gebakken groenten thuis te roeren, is slechts een klein beetje nodig) kan de herkristallisatietemperatuur van de legering verhogen met 150-200 ℃ en aanzienlijk verbeteren van de hoge-temperatuursterkte, structurele stabiliteit, lasprestaties en corrosieresistentie. Het kan ook het verlagingsfenomeen voorkomen dat gemakkelijk te voorkomen is tijdens langdurig werk bij hoge temperaturen. Hoge sterkte en hoge taaiheid aluminium legering, nieuwe hoogwaardig corrosieresistente lasbare aluminiumlegering, nieuwe aluminiumlegering met hoge temperatuur, neutronen van neutronenbestendige aluminiumlegering, enz. Zeer aantrekkelijke ontwikkelingsprospects in de ruimtevaart, schepen, schepen, neutrale reactoren, lichte voertuigen, lichte voertuigen, lichte voertuigen, lichte voertuigen.
Scandium is ook een uitstekende modificator voor ijzer, en een kleine hoeveelheid scandium kan de sterkte en hardheid van gietijzer aanzienlijk verbeteren. Bovendien kan scandium ook worden gebruikt als additief voor wolfraam en chroomlegeringen op hoge temperatuur. Natuurlijk, naast het maken van trouwkleding voor anderen, heeft Scandium een hoog smeltpunt en is de dichtheid vergelijkbaar met aluminium, en wordt ook gebruikt in lichtgewicht legeringen met hoge smeltpunt zoals Scandium Titanium Alloy en Scandium Magnesiumlegering. Vanwege de hoge prijs wordt het echter over het algemeen alleen gebruikt in high-end productie-industrieën zoals ruimtevaarthuttels en raketten.
Keramisch materiaal
Scandium, een enkele stof, wordt in het algemeen gebruikt in legeringen en de oxiden zijn een belangrijke rol bij keramische materialen op een vergelijkbare manier. Het tetragonale zirkonia -keramische materiaal, dat kan worden gebruikt als een elektrodenmateriaal voor brandstofcellen met vaste oxide, heeft een unieke eigenschap waarbij de geleidbaarheid van deze elektrolyt toeneemt met toenemende temperatuur en zuurstofconcentratie in de omgeving. De kristalstructuur van dit keramische materiaal zelf kan echter niet stabiel bestaan en heeft geen industriële waarde; Het is noodzakelijk om sommige stoffen te doperen die deze structuur kunnen repareren om zijn oorspronkelijke eigenschappen te behouden. Het toevoegen van 6 ~ 10% scandiumoxide is als een betonstructuur, zodat zirkonia kan worden gestabiliseerd op een vierkant rooster.
Er zijn ook technische keramische materialen zoals resistente siliciumnitride met hoge sterkte en hoge temperatuur als densifiers en stabilisatoren.
Als een dichter,ScandiumoxideKan een refractaire fase SC2SI2O7 aan de rand van fijne deeltjes vormen, waardoor de vervorming van engineering keramiek hoge temperatuur wordt verminderd. In vergelijking met andere oxiden kan het de mechanische eigenschappen van siliciumnitride beter verbeteren.
Katalytische chemie
In chemische technologie wordt scandium vaak gebruikt als katalysator, terwijl SC2O3 kan worden gebruikt voor uitdroging en deoxidatie van ethanol of isopropanol, ontleding van azijnzuur en productie van ethyleen uit CO en H2. De PT AL -katalysator die SC2O3 bevat, is ook een belangrijke katalysator voor zware oliehydrogeneringszuivering en raffinageprocessen in de petrochemische industrie. Bij katalytische kraakreacties zoals cumeen is de activiteit van SC-Y zeolietkatalysator 1000 keer hoger dan die van aluminiumsilicaatkatalysator; In vergelijking met sommige traditionele katalysatoren zullen de ontwikkelingsperspectieven van scandiumkatalysatoren erg helder zijn.
Kernenergie -industrie
Het toevoegen van een kleine hoeveelheid SC2O3 aan UO2 aan nucleaire brandstof op de hoge temperatuur kan de roostertransformatie, volumestring en kraken veroorzaakt door UO2 tot U3O8-conversie voorkomen.
Brandstofcel
Evenzo zal het toevoegen van 2,5% aan 25% scandium aan nikkel alkali -batterijen hun levensduur vergroten.
Landbouwfokkerij
In de landbouw kunnen zaden zoals maïs, bieten, erwt, tarwe en zonnebloem worden behandeld met scandiumsulfaat (de concentratie is over het algemeen 10-3 ~ 10-8 mol/L, verschillende planten hebben verschillende planten), en het werkelijke effect van promoterende kieming is bereikt. Na 8 uur nam het droge gewicht van wortels en knoppen toe met respectievelijk 37% en 78% in vergelijking met zaailingen, maar het mechanisme wordt nog steeds onderzocht.
Van de aandacht van Nielsen tot de schuld van atomaire massagegevens tot vandaag, Scandium heeft de visie van mensen gedurende slechts honderd of twintig jaar ingegaan, maar het heeft honderd jaar bijna op de bank gezeten. Pas in de krachtige ontwikkeling van de materiële wetenschap in de laatste eeuw bracht het hem vitaliteit. Tegenwoordig zijn zeldzame aardelementen, waaronder Scandium, hete sterren geworden in de materialenwetenschap, die steeds veranderende rollen spelen in duizenden systemen, die elke dag meer gemak aan ons leven brengen, en het creëren van economische waarde die nog moeilijker te meten is.
Posttijd: juni-29-2023