Sкандий, элемент белгиси Sc жана атомдук саны 21, сууда оңой эрийт, ысык суу менен өз ара аракеттенет жана абада оңой караңгылайт. Анын негизги валенттүүлүгү +3. Көбүнчө гадолиний, эрбий жана башка элементтер менен аралашып, аз түшүм жана жер кыртышында болжол менен 0,0005% ды түзөт. Скандий көбүнчө атайын айнек жана жеңил жогорку температурадагы эритмелерди жасоо үчүн колдонулат.
Азыркы учурда дүйнөдө скандийдин далилденген запастары болгону 2 миллион тоннаны түзөт, анын 90~95% боксит, фосфорит жана темир титан рудаларында, ал эми бир аз бөлүгү уран, торий, вольфрам жана сейрек кездешүүчү рудаларда, негизинен Россия, Кытай, Тажикстан, Мадагаскар, Норвегия жана башка өлкөлөрдө таратылат. Кытай скандий ресурстарына абдан бай, скандий менен байланышкан эбегейсиз кен байлыктары бар. Толук эмес статистика боюнча Кытайда скандийдин запасы 600000 тоннага жакын, алар боксит жана фосфорит кендеринде, Түштүк Кытайдагы порфир жана кварц тамыр вольфрам кендеринде, Түштүк Кытайдагы сейрек кездешүүчү жер кендеринде, Баян-Обо сейрек кездешүүчү темир рудаларында камтылган. Ички Монголия жана Сычуанда Панжихуа ванадий титан магнетит кени.
Скандийдин жетишсиздигинен улам скандийдин баасы да өтө жогору, анын эң жогорку чегинде скандийдин баасы алтындын баасынан 10 эсеге көтөрүлгөн. Скандийдин баасы арзандаса дагы, ал алтындан төрт эсе кымбат!
Тарыхты ачуу
1869-жылы Менделеев кальций (40) менен титандын (48) ортосундагы атомдук массадагы боштукту байкап, бул жерде дагы ачыла элек аралык атомдук масса элементи бар деп болжолдогон. Анын оксиди X ₂ O Å экенин алдын ала айткан. Скандийди 1879-жылы Швециядагы Упсала университетинен Ларс Фредерик Нильсон ачкан. Аны кара сейрек кездешүүчү алтын кенинен, металл оксидинин 8 түрүн камтыган татаал рудадан алган. Ал чыгарып алдыЭрбий (III) оксидикара сейрек алтын рудасынан, жана алынганИтербий (III) оксидибул оксидден жана дагы бир жеңил элементтин оксиди бар, анын спектри анын белгисиз металл экенин көрсөтүп турат. Бул Менделеев алдын ала айткан металл, анын оксидиSc₂O₃. Скандий металлы өзү өндүрүлгөнСкандий хлоридиэлектролиттик эрүү жолу менен 1937-ж.
Менделеев
Электрондук конфигурация
Электрондук конфигурация: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
Скандий - 1541 ℃ эрүү температурасы жана 2831 ℃ кайноо температурасы менен жумшак, күмүш ак өткөөл металл.
Ачылгандан кийин бир топ убакыт бою скандийди колдонуу өндүрүшүндөгү кыйынчылыктан улам көрсөтүлгөн эмес. Сейрек кездешүүчү элементтерди бөлүү ыкмаларын өркүндөтүү менен, азыр скандий кошулмаларын тазалоо үчүн жетилген процесс агымы пайда болду. Скандий иттрий жана лантанидге караганда аз щелочтуу болгондуктан, гидроксид эң алсыз, ошондуктан Скандий (III) гидроксиди аммиак менен иштетилгенде скандий камтыган сейрек кездешүүчү минерал аралашкан сейрек кездешүүчү элементтен "кадамдуу жаан" ыкмасы менен бөлүнөт. чечимге өткөрүлүп берилет. Башка ыкма - нитраттын полярдык ажыратуу жолу менен Скандий нитратын бөлүп алуу. Скандий нитраты эң оңой ажырагандыктан, скандийди бөлүүгө болот. Мындан тышкары урандын, торийдин, вольфрамдын, калайдын жана башка пайдалуу кендердин коштоочу скандийди комплекстуу алуу да скандийдин маанилуу булагы болуп саналат.
Таза скандий кошулмасын алгандан кийин, ал ScCl Åге айланат жана KCl жана LiCl менен бирге эрийт. Эриген цинк электролиз үчүн катод катары колдонулат, бул цинк электродунда скандийдин чөктүрүшүнө алып келет. Андан кийин цинк металлдык скандийди алуу үчүн бууланат. Бул суутек газын пайда кылуу үчүн ысык суу менен реакцияга ала турган абдан активдүү химиялык касиеттери бар жеңил күмүш ак металл. Ошентип, сиз сүрөттө көрүп турган металл скандий бөтөлкөдө пломбаланып, аргон газы менен корголгон, антпесе скандий тез эле кочкул сары же боз оксид катмарын пайда кылып, жалтылдаган металлдык жылтырлыгын жоготот.
Тиркемелер
Жарык енер жайы
Скандийдин колдонулушу абдан ачык багыттарда топтолгон жана аны Жарыктын Уулу деп айтуу аша чапкандык эмес. Скандийдин биринчи сыйкырдуу куралы скандий натрий лампа деп аталат, аны миңдеген үй чарбаларына жарык алып келүүгө болот. Бул металл галогендик электр жарыгы: лампочка натрий йодид жана скандий триодиди менен толтурулат, ал эми скандий жана натрий фольгасы бир эле учурда кошулат. Жогорку чыңалуудагы разряд учурунда скандий иондору жана натрий иондору тиешелүүлүгүнө жараша, алардын мүнөздүү эмиссия толкун узундуктарынын жарыгын чыгарышат. Натрийдин спектрдик сызыктары 589,0 жана 589,6 нм, эки атактуу сары жарыктар, ал эми скандийдин спектралдык сызыктары 361,3 ~ 424,7 нм, жакын ультра кызгылт көк жана көк жарык чыгаруулардын сериясы. Алар бири-бирин толуктап тургандыктан, өндүрүлгөн жалпы жарык түсү ак жарык болуп саналат. Так скандий натрий лампалары жогорку жарык эффективдүүлүгү, жакшы жарык түсү, энергияны үнөмдөө, узак кызмат кылуу жана күчтүү тумандын сындыруу жөндөмдүүлүгүнө ээ болгондуктан, алар теле камералар, аянттар, спорт аянтчалары жана жол жарыктандыруулары үчүн кеңири колдонулушу мүмкүн. жана үчүнчү муундагы жарык булактары катары белгилүү. Кытайда лампанын бул түрү акырындык менен жаңы технология катары жайылтылууда, ал эми кээ бир өнүккөн өлкөлөрдө лампанын бул түрү 1980-жылдардын башында эле кеңири колдонулган.
Скандийдин экинчи сыйкырдуу куралы - бул күндүн фотоэлектрдик элементтери, алар жерге чачылган жарыкты чогултуп, адамзат коомун кыймылга келтирүү үчүн электр энергиясына айланта алат. Scandium металл изолятор жарым өткөргүч кремний күн элементтеринде жана күн элементтеринде мыкты тоскоолдук металл болуп саналат.
Анын үчүнчү сыйкырдуу куралы γ Нур булагы деп аталат, бул сыйкырдуу курал өзүнөн өзү жаркырап жаркырайт, бирок мындай жарыкты жөн көз менен кабыл ала албайт, бул жогорку энергиялуу фотон агымы. Биз көбүнчө скандийдин жападан жалгыз Табигый изотоптору болгон минералдардан 45Sc бөлүп алабыз. Ар бир 45Sc ядросунда 21 протон жана 24 нейтрон бар. 46Sc, жасалма радиоактивдүү изотоп, γ Нурлануу булагы катары колдонулушу мүмкүн же трасердик атомдор зыяндуу шишиктердин радиотерапиясы үчүн да колдонулушу мүмкүн. Итрий галий скандий гранат лазер сыяктуу колдонмолор да бар.Скандий фторидиайнек инфракызыл Оптикалык була жана телевидениедеги скандий капталган катод нурунун түтүгү. Скандий жарыктык менен төрөлөт окшойт.
Эритме өнөр жайы
Скандий өзүнүн элементардык түрүндө алюминий эритмелерин допингдөө үчүн кеңири колдонулган. Алюминийге скандийдин бир нече миңден бир бөлүгү кошулганда, жаңы Al3Sc фазасы пайда болот, ал алюминий эритмесинде Метаморфизм ролун ойнойт жана эритменин структурасын жана касиеттерин олуттуу түрдө өзгөртөт. 0,2% ~ 0,4% Sc кошуу (бул чындыгында үйдө куурулган жашылчаларды аралаштыруу үчүн туз кошуу үлүшүнө окшош, бир аз гана талап кылынат) эритменин кайра кристаллдашуу температурасын 150-200 ℃ жогорулатып, жогорку температураны бир топ жакшыртат. -температуралык күч, структуралык туруктуулук, ширетүү аткаруу, жана коррозияга каршылык. Ал ошондой эле жогорку температурада узак мөөнөттүү иш учурунда пайда болгон жеңил морттук кубулуштарды качууга болот. Жогорку күч жана жогорку катуу алюминий эритмесин, жаңы жогорку бекем коррозияга туруктуу ширетүүчү алюминий эритмесин, жаңы жогорку температурадагы алюминий эритмесин, жогорку күч нейтрон нурланууга туруктуу алюминий эритмесин, ж.б., абдан жагымдуу өнүгүү келечеги бар аэрокосмостук, авиация, кемелер, ядролук реакторлор, жеңил унаалар жана ылдам поезддер.
Скандий ошондой эле темирдин эң сонун модификатору болуп саналат жана аз өлчөмдөгү скандий чоюндун бекемдигин жана катуулугун бир топ жакшыртат. Мындан тышкары, скандий жогорку температурадагы вольфрам жана хром эритмелери үчүн кошумча катары колдонулушу мүмкүн. Албетте, башкаларга үйлөнүү кийимдерин жасоодон тышкары, скандий жогорку эрүү чекитине ээ жана анын тыгыздыгы алюминийге окшош, ошондой эле скандий титан эритмеси жана скандий магний эритмеси сыяктуу жогорку эрүү чекитиндеги жеңил эритмелерде колдонулат. Бирок, анын баасы жогору болгондуктан, ал жалпысынан космостук чөлмөктөр жана ракеталар сыяктуу жогорку деңгээлдеги өндүрүш тармактарында гана колдонулат.
Керамикалык материал
Скандий, бир эле зат, көбүнчө эритмелерде колдонулат жана анын оксиддери да ушундай жол менен керамикалык материалдарда маанилүү роль ойнойт. Катуу кычкыл отун клеткалары үчүн электрод материалы катары колдонулушу мүмкүн болгон тетрагоналдык цирконий керамикалык материалдын өзгөчө касиети бар, бул электролиттин өткөргүчтүгү чөйрөдө температуранын жана кычкылтектин концентрациясынын жогорулашы менен көбөйөт. Бирок, бул керамикалык материалдын кристалл түзүлүшү өзү туруктуу жашай албайт жана өнөр жайлык мааниси жок; Анын баштапкы касиеттерин сактап калуу үчүн бул түзүлүштү оңдой турган кээ бир заттарды допинг менен колдонуу керек. 6~10% скандий кычкылын кошуу бетон конструкциясына окшош, андыктан цирконий квадрат торчодо стабилдештирүүгө болот.
Ошондой эле тыгыздаткычтар жана стабилизаторлор катары жогорку бекем жана жогорку температурага туруктуу кремний нитриди сыяктуу инженердик керамикалык материалдар бар.
тыгыздаткыч катары,Скандий оксидимайда бөлүкчөлөрдүн четинде отко чыдамдуу Sc2Si2O7 фазасын түзө алат, ошентип инженердик керамикалардын жогорку температурадагы деформациясын азайтат. Башка оксиддер менен салыштырганда, кремний нитридинин жогорку температурадагы механикалык касиеттерин жакшыртат.
Каталитикалык химия
Химиялык инженерияда скандий көбүнчө катализатор катары колдонулат, ал эми Sc2O3 этанолду же изопропанолду дегидратациялоо жана кычкылсыздандыруу, уксус кислотасын ажыратуу, СО жана Н2ден этилен алуу үчүн колдонулушу мүмкүн. Sc2O3 камтыган Pt Al катализатору, ошондой эле мунай химиялык өнөр жайында оор мунай гидрогенизациялоону тазалоо жана кайра иштетүү процесстери үчүн маанилүү катализатор болуп саналат. Cumene сыяктуу каталитикалык крекинг реакцияларында Sc-Y цеолит катализаторунун активдүүлүгү алюминий силикат катализаторуна караганда 1000 эсе жогору; Кээ бир салттуу катализаторлор менен салыштырганда, скандий катализаторлорунун өнүгүү келечеги абдан ачык болот.
Атомдук энергетика өнөр жайы
Жогорку температурадагы реактордун өзөктүк отундагы UO2ге Sc2O3 бир аз өлчөмдө кошуу торчо трансформациясынан, көлөмдүн көбөйүшүнөн жана UO2ден U3O8ге айландыруу менен шартталган крекингден сактайт.
Күйүүчү май клеткасы
Ошо сыяктуу эле, никель щелочтуу батарейкаларга 2,5%дан 25%ке чейин скандий кошуу алардын иштөө мөөнөтүн узартат.
Айыл чарбасы
Айыл чарбасында жүгөрү, кызылча, буурчак, буудай жана күн карама сыяктуу үрөндөрдү скандий сульфаты менен дарылоого болот (концентрация жалпысынан 10-3~10-8моль/л, ар кандай өсүмдүктөр ар кандай болот) жана өнүп чыгууга көмөктөшүүчү иш жүзүндөгү эффект жетишилди. 8 сааттан кийин тамырлардын жана бүчүрлөрдүн кургак салмагы көчөттөр менен салыштырганда 37% жана 78% көбөйгөн, бирок механизм дагы эле изилденүүдө.
Нильсендин көңүлүн Атомдук массалардын маалыматынын карызына чейин, скандий адамдардын көз карашына жүз же жыйырма жыл гана кирди, бирок ал дээрлик жүз жыл бою отургучта отурду. Өткөн кылымдын аягында материал таануунун күчтүү өнүгүүсүнөн кийин гана ал ага жандуу күч алып келген. Бүгүнкү күндө сейрек кездешүүчү жер элементтери, анын ичинде скандий, миңдеген системаларда дайыма өзгөрүп туруучу ролдорду ойноп, күн сайын жашообузга көбүрөөк ыңгайлуулуктарды алып келип, өлчөө дагы кыйын болгон экономикалык баалуулуктарды жаратып, материал таанууда ысык жылдыздарга айланды.
Посттун убактысы: Jun-29-2023