Scandiwm, gyda symbol elfen Sc a rhif Atomig o 21, yn hawdd hydawdd mewn dŵr, yn gallu rhyngweithio â dŵr poeth, ac yn hawdd tywyllu yn yr awyr. Ei brif falens yw +3. Mae'n aml yn cael ei gymysgu â gadolinium, erbium, ac elfennau eraill, gyda chynnyrch isel a chynnwys o tua 0.0005% yn y gramen. Defnyddir scandium yn aml i wneud gwydr arbennig ac aloion tymheredd uchel ysgafn.
Ar hyn o bryd, dim ond 2 filiwn o dunelli yw'r cronfeydd wrth gefn profedig o sgandiwm yn y byd, y mae 90 ~ 95% ohonynt wedi'u cynnwys mewn mwynau bocsit, ffosfforit a haearn titaniwm, a rhan fach mewn wraniwm, thoriwm, twngsten a mwynau daear prin, yn bennaf dosbarthu yn Rwsia, Tsieina, Tajikistan, Madagascar, Norwy a gwledydd eraill. Mae Tsieina yn gyfoethog iawn o ran adnoddau sgandiwm, gyda chronfeydd mwynau enfawr yn gysylltiedig â sgandiwm. Yn ôl ystadegau anghyflawn, mae'r cronfeydd wrth gefn o sgandiwm yn Tsieina tua 600000 o dunelli, sydd wedi'u cynnwys mewn dyddodion bocsit a phosphorite, porffyri a dyddodion twngsten gwythiennau cwarts yn Ne Tsieina, dyddodion daear prin yn Ne Tsieina, Bayan Obo blaendal mwyn haearn daear prin yn Mongolia Fewnol, a blaendal Panzhihua vanadium magnetite titaniwm yn Sichuan.
Oherwydd prinder sgandiwm, mae pris sgandiwm hefyd yn uchel iawn, ac ar ei anterth, chwyddwyd pris sgandiwm i 10 gwaith pris aur. Er bod pris sgandiwm wedi gostwng, mae'n dal i fod bedair gwaith pris aur!
Darganfod Hanes
Ym 1869, sylwodd Mendeleev ar fwlch mewn màs atomig rhwng calsiwm (40) a thitaniwm (48), a rhagfynegodd fod elfen màs atomig canolradd heb ei ddarganfod yma hefyd. Rhagfynegodd mai X ₂ O Å yw ei ocsid. Darganfuwyd Scandium ym 1879 gan Lars Frederik Nilson o Brifysgol Uppsala yn Sweden. Fe'i hechdynnodd o'r mwynglawdd aur prin du, mwyn cymhleth sy'n cynnwys 8 math o ocsidau metel. Mae wedi echdynnuErbium(III) ocsido fwyn aur prin du, a'i gaelYtterbium(III) ocsido'r ocsid hwn, ac mae ocsid arall o elfen ysgafnach, y mae ei sbectrwm yn dangos ei fod yn fetel anhysbys. Dyma'r metel a ragfynegwyd gan Mendeleev, y mae ei ocsidSc₂O₃. Cynhyrchwyd y metel sgandiwm ei hun oSgandiwm cloridtrwy doddi electrolytig ym 1937.
Mendeleev
Cyfluniad electronig
Cyfluniad electron: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
Mae scandium yn fetel trawsnewid gwyn meddal, arian gyda phwynt toddi o 1541 ℃ a berwbwynt o 2831 ℃.
Am gyfnod sylweddol o amser ar ôl ei ddarganfod, ni ddangoswyd y defnydd o sgandiwm oherwydd ei anhawster cynhyrchu. Gyda gwelliant cynyddol o ddulliau gwahanu elfennau daear prin, bellach mae llif proses aeddfed ar gyfer puro cyfansoddion sgandiwm. Oherwydd bod sgandiwm yn llai alcalïaidd nag yttrium a Lanthanide, yr hydrocsid yw'r gwannaf, felly bydd yr elfen brin o fwyn cymysg sy'n cynnwys sgandiwm yn cael ei wahanu oddi wrth yr elfen ddaear brin trwy ddull “dyddodiad cam” pan fydd Scandium(III) hydrocsid yn cael ei drin ag amonia ar ôl hynny. cael ei drosglwyddo i ateb. Y dull arall yw gwahanu Scandium nitrad trwy ddadelfennu pegynol nitrad. Oherwydd mai sgandiwm nitrad yw'r hawsaf i'w ddadelfennu, gellir gwahanu sgandiwm. Yn ogystal, mae adferiad cynhwysfawr sgandiwm cysylltiedig o wraniwm, thoriwm, twngsten, tun a dyddodion mwynau eraill hefyd yn ffynhonnell sgandiwm bwysig.
Ar ôl cael cyfansoddyn sgandiwm pur, caiff ei drawsnewid yn ScCl Å a'i doddi ar y cyd â KCl a LiCl. Defnyddir y sinc tawdd fel y catod ar gyfer electrolysis, gan achosi sgandiwm i waddodi ar yr electrod sinc. Yna, mae'r sinc yn cael ei anweddu i gael sgandiwm metelaidd. Mae hwn yn fetel arian gwyn ysgafn gyda phriodweddau cemegol gweithredol iawn, sy'n gallu adweithio â dŵr poeth i gynhyrchu nwy hydrogen. Felly mae'r sgandiwm metel a welwch yn y llun wedi'i selio mewn potel a'i warchod â nwy argon, fel arall bydd sgandiwm yn ffurfio haen ocsid melyn tywyll neu lwyd yn gyflym, gan golli ei luster metelaidd sgleiniog.
Ceisiadau
Diwydiant goleuo
Mae defnydd sgandium wedi'i grynhoi mewn cyfeiriadau llachar iawn, ac nid yw'n ormodedd ei alw'n Fab y Goleuni. Gelwir yr arf hud cyntaf o sgandiwm yn lamp sodiwm scandium, y gellir ei ddefnyddio i ddod â golau i filoedd o gartrefi. Halid metel yw hwn Golau trydan: mae'r bwlb wedi'i lenwi â Sodiwm ïodid a Scandium triiodide, ac mae sgandiwm a ffoil sodiwm yn cael eu hychwanegu ar yr un pryd. Yn ystod gollyngiad foltedd uchel, mae ïonau sgandiwm ac ïonau sodiwm yn y drefn honno yn allyrru golau o'u tonfeddi allyriadau nodweddiadol. Llinellau sbectrol sodiwm yw 589.0 a 589.6 nm, dau olau melyn enwog, tra bod llinellau sbectrol sgandiwm yn 361.3 ~ 424.7 nm, cyfres o allyriadau golau uwchfioled a glas bron. Oherwydd eu bod yn ategu ei gilydd, y lliw golau cyffredinol a gynhyrchir yw golau gwyn. Yn union oherwydd bod gan lampau sodiwm scandium nodweddion effeithlonrwydd luminous uchel, lliw golau da, arbed pŵer, bywyd gwasanaeth hir, a gallu torri niwl cryf y gellir eu defnyddio'n eang ar gyfer camerâu teledu, sgwariau, lleoliadau chwaraeon, a goleuadau ffordd, ac fe'u gelwir yn ffynonellau golau trydydd cenhedlaeth. Yn Tsieina, mae'r math hwn o lamp yn cael ei hyrwyddo'n raddol fel technoleg newydd, tra mewn rhai gwledydd datblygedig, defnyddiwyd y math hwn o lamp yn eang mor gynnar â'r 1980au cynnar.
Yr ail arf hud o sgandiwm yw celloedd ffotofoltäig solar, a all gasglu'r golau gwasgaredig ar y ddaear a'i droi'n drydan i yrru cymdeithas ddynol. Scandium yw'r metel rhwystr gorau mewn celloedd solar silicon lled-ddargludyddion ynysydd metel a chelloedd solar.
Gelwir ei drydydd arf hud yn γ Ffynhonnell pelydr, gall yr arf hud hwn ddisgleirio'n llachar ar ei ben ei hun, ond ni all y math hwn o olau gael ei dderbyn gan y llygad noeth, mae'n llif ffoton ynni uchel. Rydym fel arfer yn echdynnu 45Sc o fwynau, sef yr unig isotopau naturiol o sgandiwm. Mae pob cnewyllyn 45Sc yn cynnwys 21 proton a 24 niwtron. Gellir defnyddio 46Sc, isotop ymbelydrol artiffisial, fel γ Gellir defnyddio ffynonellau ymbelydredd neu atomau olrhain hefyd ar gyfer radiotherapi tiwmorau malaen. Mae yna hefyd gymwysiadau fel laser garnet scandium yttrium gallium,Fflworid sgandiwmgwydr isgoch ffibr Optegol, a thiwb pelydr cathod wedi'i orchuddio â sgandium ar y teledu. Mae'n ymddangos bod sgandiwm yn cael ei eni â disgleirdeb.
Diwydiant aloi
Mae sgandiwm yn ei ffurf elfennol wedi'i ddefnyddio'n helaeth ar gyfer dopio aloion alwminiwm. Cyn belled â bod ychydig filfedau o sgandiwm yn cael ei ychwanegu at alwminiwm, bydd cam Al3Sc newydd yn cael ei ffurfio, a fydd yn chwarae rôl Metamorphism mewn aloi alwminiwm ac yn gwneud i strwythur a phriodweddau'r aloi newid yn sylweddol. Gall ychwanegu 0.2% ~ 0.4% Sc (sy'n wirioneddol debyg i'r gyfran o ychwanegu halen i droi llysiau wedi'u ffrio gartref, dim ond ychydig bach sydd ei angen) gynyddu tymheredd ailgrisialu'r aloi 150-200 ℃, a gwella'n sylweddol uchel - cryfder tymheredd, sefydlogrwydd strwythurol, perfformiad weldio, ac ymwrthedd cyrydiad. Gall hefyd osgoi'r ffenomen embrittlement sy'n hawdd digwydd yn ystod gwaith hirdymor ar dymheredd uchel. Mae gan aloi alwminiwm cryfder uchel a chaledwch uchel, aloi alwminiwm weldadwy cryfder uchel newydd sy'n gwrthsefyll cyrydiad, aloi alwminiwm tymheredd uchel newydd, aloi alwminiwm cryfder uchel sy'n gwrthsefyll arbelydru niwtron, ac ati, ragolygon datblygu deniadol iawn mewn awyrofod, hedfan, llongau, adweithyddion niwclear, cerbydau ysgafn a threnau cyflym.
Mae Scandium hefyd yn addasydd ardderchog ar gyfer haearn, a gall ychydig bach o sgandiwm wella cryfder a chaledwch haearn bwrw yn sylweddol. Yn ogystal, gellir defnyddio sgandiwm hefyd fel ychwanegyn ar gyfer aloion twngsten a chromiwm tymheredd uchel. Wrth gwrs, yn ogystal â gwneud dillad priodas i eraill, mae gan scandium bwynt toddi uchel ac mae ei ddwysedd yn debyg i alwminiwm, ac fe'i defnyddir hefyd mewn aloion ysgafn pwynt toddi uchel fel aloi titaniwm scandiwm a sgandiwm aloi magnesiwm. Fodd bynnag, oherwydd ei bris uchel, dim ond mewn diwydiannau gweithgynhyrchu pen uchel fel gwennol ofod a rocedi y caiff ei ddefnyddio'n gyffredinol.
Deunydd ceramig
Defnyddir scandium, un sylwedd, yn gyffredinol mewn aloion, ac mae ei ocsidau yn chwarae rhan bwysig mewn deunyddiau ceramig mewn ffordd debyg. Mae gan y deunydd ceramig zirconia tetragonal, y gellir ei ddefnyddio fel deunydd electrod ar gyfer celloedd tanwydd ocsid solet, eiddo unigryw lle mae dargludedd yr electrolyt hwn yn cynyddu gyda thymheredd cynyddol a chrynodiad ocsigen yn yr amgylchedd. Fodd bynnag, ni all strwythur grisial y deunydd ceramig hwn ei hun fodoli'n sefydlog ac nid oes ganddo unrhyw werth diwydiannol; Mae angen dopio rhai sylweddau a all osod y strwythur hwn er mwyn cynnal ei briodweddau gwreiddiol. Mae ychwanegu 6 ~ 10% Scandium ocsid fel strwythur concrit, fel y gellir sefydlogi zirconia ar dellt sgwâr.
Mae yna hefyd ddeunyddiau cerameg peirianneg fel nitrid silicon sy'n gwrthsefyll cryfder uchel a thymheredd uchel fel dwysyddion a sefydlogwyr.
Fel dwysydd,Scandium ocsidyn gallu ffurfio cyfnod anhydrin Sc2Si2O7 ar ymyl gronynnau mân, gan leihau anffurfiad tymheredd uchel cerameg peirianneg. O'i gymharu ag ocsidau eraill, gall wella priodweddau mecanyddol tymheredd uchel silicon nitrid yn well.
Cemeg catalytig
Mewn peirianneg gemegol, defnyddir sgandiwm yn aml fel catalydd, tra gellir defnyddio Sc2O3 ar gyfer dadhydradu a dadocsidiad ethanol neu isopropanol, dadelfennu asid asetig, a chynhyrchu ethylene o CO a H2. Mae'r catalydd Pt Al sy'n cynnwys Sc2O3 hefyd yn gatalydd pwysig ar gyfer prosesau puro a mireinio hydrogeniad olew trwm mewn diwydiant petrocemegol. Mewn adweithiau cracio catalytig fel Cumene, mae gweithgaredd catalydd zeolite Sc-Y 1000 gwaith yn uwch na chatalydd silicad Alwminiwm; O'i gymharu â rhai catalyddion traddodiadol, bydd rhagolygon datblygu catalyddion sgandiwm yn ddisglair iawn.
diwydiant ynni niwclear
Gall ychwanegu swm bach o Sc2O3 i UO2 mewn tanwydd niwclear adweithydd tymheredd uchel osgoi trawsnewid dellt, cynnydd cyfaint, a chracio a achosir gan drawsnewid UO2 i U3O8.
Cell tanwydd
Yn yr un modd, bydd ychwanegu sgandiwm 2.5% i 25% i fatris alcali nicel yn cynyddu eu bywyd gwasanaeth.
Bridio amaethyddol
Mewn amaethyddiaeth, gellir trin hadau fel corn, betys, pys, gwenith a blodyn yr haul â Scandium sulfate (y crynodiad yn gyffredinol yw 10-3 ~ 10-8mol / L, bydd gan wahanol blanhigion wahanol), ac effaith wirioneddol hyrwyddo egino wedi ei gyflawni. Ar ôl 8 awr, cynyddodd pwysau sych gwreiddiau a blagur 37% a 78% yn y drefn honno o'i gymharu ag eginblanhigion, ond mae'r mecanwaith yn dal i gael ei astudio.
O sylw Nielsen i ddyled data màs Atomig hyd heddiw, mae sgandiwm wedi mynd i mewn i weledigaeth pobl am gant neu ugain mlynedd yn unig, ond mae bron wedi eistedd ar y fainc ers can mlynedd. Nid tan ddatblygiad egniol gwyddor materol yn niwedd y ganrif ddiweddaf y daeth bywiogrwydd iddo. Heddiw, mae elfennau daear prin, gan gynnwys sgandiwm, wedi dod yn sêr poeth mewn gwyddor deunyddiau, gan chwarae rolau sy'n newid yn barhaus mewn miloedd o systemau, gan ddod â mwy o gyfleustra i'n bywydau bob dydd, a chreu gwerth economaidd sydd hyd yn oed yn anoddach ei fesur.
Amser postio: Mehefin-29-2023