Sşeker, element sembolü Sc ve atom numarası 21 olan, suda kolayca çözünür, sıcak suyla etkileşime girebilir ve havada kolayca koyulaşır. Ana değerliği +3'tür. Genellikle gadolinyum, erbiyum ve diğer elementlerle karıştırılır, düşük bir verimle ve kabukta yaklaşık %0,0005'lik bir içerikle. Skandiyum genellikle özel cam ve hafif yüksek sıcaklık alaşımları yapmak için kullanılır.
Şu anda, dünyadaki kanıtlanmış skandiyum rezervleri sadece 2 milyon tondur, bunun %90-95'i boksit, fosforit ve demir titanyum cevherlerinde, küçük bir kısmı ise çoğunlukla Rusya, Çin, Tacikistan, Madagaskar, Norveç ve diğer ülkelerde dağılmış olan uranyum, toryum, tungsten ve nadir toprak cevherlerinde bulunmaktadır. Çin, skandiyum kaynakları açısından oldukça zengindir ve skandiyumla ilgili muazzam mineral rezervlerine sahiptir. Eksik istatistiklere göre, Çin'deki skandiyum rezervleri yaklaşık 600.000 ton olup, bu rezervler boksit ve fosforit yataklarında, Güney Çin'deki porfir ve kuvars damar tungsten yataklarında, Güney Çin'deki nadir toprak yataklarında, İç Moğolistan'daki Bayan Obo nadir toprak demir cevheri yatağında ve Sichuan'daki Panzhihua vanadyum titanyum manyetit yatağında bulunmaktadır.
Skandiyumun kıtlığı nedeniyle, skandiyumun fiyatı da çok yüksektir ve zirvede, skandiyumun fiyatı altın fiyatının 10 katına şişirilmiştir. Skandiyumun fiyatı düşmesine rağmen, hala altın fiyatının dört katıdır!
Tarihi Keşfetmek
1869'da Mendeleyev, kalsiyum (40) ve titanyum (48) arasında atom kütlesinde bir boşluk olduğunu fark etti ve burada keşfedilmemiş bir ara atom kütlesi elementi olduğunu öngördü. Oksidinin X ₂ O Å olduğunu öngördü. Skandiyum, 1879'da İsveç'teki Uppsala Üniversitesi'nden Lars Frederik Nilson tarafından keşfedildi. Bunu, 8 tür metal oksit içeren karmaşık bir cevher olan siyah nadir altın madeninden çıkardı. O, çıkardıErbiyum(III) oksitsiyah nadir altın cevherinden elde edildi veİterbiyum(III) oksitbu oksitten ve daha hafif bir elementin başka bir oksidi var, spektrumu bilinmeyen bir metal olduğunu gösteriyor. Bu, Mendeleyev tarafından tahmin edilen metaldir, oksidiSc₂O₃Skandiyum metali, kendisiskandiyum klorür1937 yılında elektrolitik eritme ile.
Mendeleyev
Elektron konfigürasyonu
Elektron dizilimi: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
İskandyum, 1541 ℃ erime noktasına ve 2831 ℃ kaynama noktasına sahip, yumuşak, gümüş beyazı bir geçiş metalidir.
Keşfedilmesinden sonra önemli bir süre boyunca, skandiyumun kullanımı, üretim zorluğu nedeniyle gösterilemedi. Nadir toprak element ayırma yöntemlerinin giderek iyileştirilmesiyle, skandiyum bileşiklerinin saflaştırılması için artık olgun bir süreç akışı bulunmaktadır. Skandiyum, itriyum ve lantanitten daha az alkalin olduğundan, hidroksit en zayıfıdır, bu nedenle skandiyum içeren nadir toprak elementi karışık mineral, skandiyum(III) hidroksit çözeltiye aktarıldıktan sonra amonyakla işlendiğinde "adım adım çöktürme" yöntemi ile nadir toprak elementinden ayrılacaktır. Diğer yöntem, skandiyum nitratı nitratın polar ayrışmasıyla ayırmaktır. Skandiyum nitrat ayrışması en kolay olan olduğundan, skandiyum ayrılabilir. Ayrıca, uranyum, toryum, tungsten, kalay ve diğer mineral yataklarından eşlik eden skandiyumun kapsamlı bir şekilde geri kazanılması da önemli bir skandiyum kaynağıdır.
Saf bir skandiyum bileşiği elde edildikten sonra, ScCl Å'ye dönüştürülür ve KCl ve LiCl ile birlikte eritilir. Erimiş çinko, elektroliz için katot olarak kullanılır ve skandiyumun çinko elektrot üzerinde çökelmesine neden olur. Daha sonra, metalik skandiyum elde etmek için çinko buharlaştırılır. Bu, çok aktif kimyasal özelliklere sahip hafif, gümüş beyazı bir metaldir ve sıcak suyla reaksiyona girerek hidrojen gazı üretebilir. Bu nedenle, resimde gördüğünüz metal skandiyum bir şişeye kapatılır ve argon gazıyla korunur, aksi takdirde skandiyum hızla koyu sarı veya gri bir oksit tabakası oluşturarak parlak metalik parlaklığını kaybeder.
Uygulamalar
Aydınlatma sektörü
Skandiyumun kullanımları çok parlak yönlerde yoğunlaşmıştır ve ona Işığın Oğlu demek abartı olmaz. Skandiyumun ilk sihirli silahı, binlerce eve ışık getirmek için kullanılabilen skandiyum sodyum lambası olarak adlandırılır. Bu bir metal halojenür Elektrik ışığıdır: ampul Sodyum iyodür ve Skandiyum triiyodür ile doldurulur ve aynı anda skandiyum ve sodyum folyo eklenir. Yüksek voltajlı deşarj sırasında, skandiyum iyonları ve sodyum iyonları sırasıyla karakteristik emisyon dalga boylarında ışık yayarlar. Sodyumun spektral çizgileri 589.0 ve 589.6 nm'dir, iki ünlü sarı ışıktır, skandiyumun spektral çizgileri ise 361.3~424.7 nm'dir, bir dizi yakın ultraviyole ve mavi ışık emisyonudur. Birbirlerini tamamladıkları için üretilen genel ışık rengi beyaz ışıktır. Tam da skandiyum sodyum lambaların yüksek ışık verimliliği, iyi ışık rengi, güç tasarrufu, uzun hizmet ömrü ve güçlü sis kırma yeteneği özelliklerine sahip olması nedeniyle televizyon kameraları, meydanlar, spor alanları ve yol aydınlatmaları için yaygın olarak kullanılabilir ve üçüncü nesil ışık kaynakları olarak bilinir. Çin'de bu tür lambalar yavaş yavaş yeni bir teknoloji olarak tanıtılırken, bazı gelişmiş ülkelerde bu tür lambalar 1980'lerin başlarında yaygın olarak kullanılıyordu.
Scandium'un ikinci sihirli silahı, yere saçılan ışığı toplayıp insan toplumunu harekete geçirmek için elektriğe dönüştürebilen güneş fotovoltaik hücreleridir. Scandium, metal yalıtkan yarı iletken silikon güneş hücreleri ve güneş hücrelerinde en iyi bariyer metalidir.
Üçüncü sihirli silahı γ Bir ışın kaynağı olarak adlandırılır, bu sihirli silah kendi başına parlak bir şekilde parlayabilir, ancak bu tür ışık çıplak gözle alınamaz, yüksek enerjili bir foton akışıdır. Genellikle 45Sc'yi minerallerden çıkarırız, bu skandiyumun tek Doğal izotopudur. Her 45Sc çekirdeği 21 proton ve 24 nötron içerir. Yapay bir radyoaktif izotop olan 46Sc, γ Radyasyon kaynakları veya izleyici atomları da kötü huylu tümörlerin radyoterapisi için kullanılabilir. Ayrıca itriyum galyum skandiyum garnet lazeri gibi uygulamalar da vardır,İskandiyum florürcam kızılötesi Optik fiber ve televizyondaki skandiyum kaplamalı katot ışın tüpü. Görünüşe göre skandiyum parlaklıkla doğmuştur.
Alaşım endüstrisi
Elementel formundaki skandiyum, alüminyum alaşımlarını dopinglemek için yaygın olarak kullanılmıştır. Alüminyuma birkaç binde bir skandiyum eklendiği sürece, alüminyum alaşımında Metamorfizma rolü oynayacak ve alaşımın yapısını ve özelliklerini önemli ölçüde değiştirecek yeni bir Al3Sc fazı oluşacaktır. %0,2~%0,4 Sc eklemek (ki bu, evde kızartılmış sebzelere tuz ekleme oranına gerçekten benzer, sadece birazı yeterlidir) alaşımın yeniden kristalleşme sıcaklığını 150-200 ℃ artırabilir ve yüksek sıcaklık dayanımını, yapısal kararlılığı, kaynak performansını ve korozyon direncini önemli ölçüde iyileştirebilir. Ayrıca, yüksek sıcaklıklarda uzun süreli çalışma sırasında meydana gelmesi kolay olan gevrekleşme olgusunu da önleyebilir. Yüksek mukavemetli ve yüksek tokluğa sahip alüminyum alaşımı, yeni yüksek mukavemetli korozyona dayanıklı kaynaklanabilir alüminyum alaşımı, yeni yüksek sıcaklığa dayanıklı alüminyum alaşımı, yüksek mukavemetli nötron ışınımına dayanıklı alüminyum alaşımı vb. havacılık, uzay, gemiler, nükleer reaktörler, hafif araçlar ve yüksek hızlı trenlerde çok cazip geliştirme beklentilerine sahiptir.
Skandiyum ayrıca demir için mükemmel bir değiştiricidir ve az miktarda skandiyum dökme demirin mukavemetini ve sertliğini önemli ölçüde iyileştirebilir. Ek olarak, skandiyum yüksek sıcaklık tungsten ve krom alaşımları için bir katkı maddesi olarak da kullanılabilir. Elbette, başkaları için düğün kıyafetleri yapmanın yanı sıra, skandiyum yüksek bir erime noktasına sahiptir ve yoğunluğu alüminyuma benzerdir ve ayrıca skandiyum titanyum alaşımı ve skandiyum magnezyum alaşımı gibi yüksek erime noktalı hafif alaşımlarda kullanılır. Ancak, yüksek fiyatı nedeniyle, genellikle yalnızca uzay mekikleri ve roketler gibi üst düzey üretim endüstrilerinde kullanılır.
Seramik malzeme
Tek bir madde olan skandiyum genellikle alaşımlarda kullanılır ve oksitleri de benzer şekilde seramik malzemelerde önemli bir rol oynar. Katı oksit yakıt hücreleri için elektrot malzemesi olarak kullanılabilen tetragonal zirkonyum seramik malzemesi, bu elektrolitin iletkenliğinin ortamdaki sıcaklık ve oksijen konsantrasyonunun artmasıyla arttığı benzersiz bir özelliğe sahiptir. Ancak bu seramik malzemenin kristal yapısı kendi başına stabil bir şekilde var olamaz ve endüstriyel bir değeri yoktur; orijinal özelliklerini koruyabilmek için bu yapıyı sabitleyebilecek bazı maddelerin dopinglenmesi gerekir. %6~10 oranında skandiyum oksit eklemek beton bir yapıya benzer, böylece zirkonyum kare bir kafes üzerinde stabilize edilebilir.
Yoğunlaştırıcı ve stabilizatör olarak yüksek mukavemetli ve yüksek sıcaklığa dayanıklı silisyum nitrür gibi mühendislik seramik malzemeleri de bulunmaktadır.
Yoğunlaştırıcı olarak,skandiyum oksitİnce parçacıkların kenarında refrakter bir faz Sc2Si2O7 oluşturabilir, böylece mühendislik seramiklerinin yüksek sıcaklık deformasyonunu azaltır. Diğer oksitlerle karşılaştırıldığında, silisyum nitrürün yüksek sıcaklık mekanik özelliklerini daha iyi iyileştirebilir.
Katalitik kimya
Kimya mühendisliğinde, skandiyum genellikle bir katalizör olarak kullanılırken, Sc2O3 etanol veya izopropanolün dehidratasyonu ve deoksidasyonu, asetik asidin ayrıştırılması ve CO ve H2'den etilen üretimi için kullanılabilir. Sc2O3 içeren Pt Al katalizörü ayrıca petrokimya endüstrisinde ağır yağ hidrojenasyon saflaştırma ve rafinasyon prosesleri için önemli bir katalizördür. Cumene gibi katalitik kraking reaksiyonlarında, Sc-Y zeolit katalizörünün aktivitesi Alüminyum silikat katalizörünün aktivitesinden 1000 kat daha yüksektir; Bazı geleneksel katalizörlerle karşılaştırıldığında, skandiyum katalizörlerinin geliştirme beklentileri çok parlak olacaktır.
Nükleer enerji endüstrisi
Yüksek sıcaklık reaktör nükleer yakıtındaki UO2'ye az miktarda Sc2O3 eklenmesi, UO2'den U3O8'e dönüşüm sırasında oluşan kafes dönüşümünü, hacim artışını ve çatlamayı önleyebilir.
Yakıt hücresi
Benzer şekilde nikel alkali pillere %2,5 ila %25 oranında skandiyum eklenmesi, pillerin kullanım ömrünü artıracaktır.
Tarımsal yetiştirme
Tarımda, mısır, pancar, bezelye, buğday ve ayçiçeği gibi tohumlar Scandium sülfat ile işlenebilir (konsantrasyon genellikle 10-3~10-8mol/L'dir, farklı bitkilerde farklı olacaktır) ve çimlenmeyi teşvik etmenin gerçek etkisi elde edilmiştir. 8 saat sonra, köklerin ve tomurcukların kuru ağırlığı fidelere kıyasla sırasıyla %37 ve %78 oranında artmıştır, ancak mekanizma hala incelenmektedir.
Nielsen'in Atomik kütle verilerinin borcuna olan dikkatinden bugüne kadar, skandiyum insanların vizyonuna yalnızca yüz veya yirmi yıldır girdi, ancak neredeyse yüz yıldır yedek kulübesinde oturuyordu. Geçtiğimiz yüzyılın sonlarında malzeme biliminin güçlü gelişimine kadar ona canlılık getirmedi. Bugün, skandiyum da dahil olmak üzere nadir toprak elementleri, malzeme biliminde sıcak yıldızlar haline geldi, binlerce sistemde sürekli değişen roller üstlendi, hayatımıza her gün daha fazla kolaylık getirdi ve ölçülmesi daha da zor olan ekonomik değer yarattı.
Gönderi zamanı: 29-Haz-2023