Skandio, kun elementsimbolo Sc kaj Atomnumero de 21, estas facile solvebla en akvo, povas interagi kun varma akvo, kaj facile malheliĝas en la aero. Ĝia ĉefa valento estas +3. Ĝi ofte estas miksita kun gadolinio, erbio, kaj aliaj elementoj, kun malalta rendimento kaj enhavo de proksimume 0.0005% en la krusto. Skandio ofte estas uzata por fari specialan vitron kaj malpezajn alt-temperaturajn alojojn.
Nuntempe, la pruvitaj rezervoj de skandio en la mondo estas nur 2 milionoj da tunoj, el kiuj 90 ~ 95% estas enhavitaj en baŭksito, fosforito kaj fer-titania ercoj, kaj malgranda parto en uranio, torio, volframo kaj raraj ercoj, ĉefe. distribuita en Rusio, Ĉinio, Taĝikio, Madagaskaro, Norvegio kaj aliaj landoj. Ĉinio estas tre riĉa je skandio-resursoj, kun grandegaj mineralaj rezervoj rilataj al skandio. Laŭ nekompleta statistiko, la rezervoj de skandio en Ĉinio estas ĉirkaŭ 600000 tunoj, kiuj estas enhavitaj en deponaĵoj de baŭksito kaj fosforito, porfiraj kaj kvarcvejnaj volframoj demetaĵoj en Sudĉinio, demetaĵoj de rara tero en Suda Ĉinio, demetaĵo de rara tero fererco de Bayan Obo en Interna Mongolio, kaj Panzhihua vanadio titanio magnetito kuŝejo en Siĉuano.
Pro la malabundeco de skandio, la prezo de skandio ankaŭ estas tre alta, kaj ĉe sia pinto, la prezo de skandio estis ŝveligita ĝis 10 fojojn la prezo de oro. Kvankam la prezo de skandio falis, ĝi ankoraŭ estas kvaroble la prezo de oro!
Malkovrante Historion
En 1869, Mendelejev rimarkis breĉon en atommaso inter kalcio (40) kaj titanio (48), kaj antaŭdiris ke ekzistis ankaŭ nemalkovrita meza atommasa elemento ĉi tie. Li antaŭdiris ke ĝia oksido estas X ₂ O Å. Skandio estis malkovrita en 1879 fare de Lars Frederik Nilson de Upsalo-Universitato en Svedio. Li eltiris ĝin el la nigra rara orminejo, kompleksa erco kiu enhavas 8 specojn de metaloksidoj. Li ĉerpisErbio (III) oksidoel nigra rara orerco, kaj akiritaIterbio (III) oksidode ĉi tiu oksido, kaj estas alia oksido de pli malpeza elemento, kies spektro montras, ke ĝi estas nekonata metalo. Ĉi tiu estas la metalo antaŭdirita de Mendelejev, kies oksido estasSc₂O₃. La skandiometalo mem estis produktita elSkandiokloridoper elektroliza fandado en 1937.
Mendelejev
Elektrona agordo
Elektrona agordo: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
Skandio estas mola, arĝenta blanka transira metalo kun frostopunkto de 1541 ℃ kaj bolpunkto de 2831 ℃.
Dum konsiderinda tempodaŭro post ĝia eltrovaĵo, la uzo de skandio ne estis pruvita pro sia malfacileco en produktado. Kun la kreskanta plibonigo de rarateraj elementaj apartigmetodoj, ekzistas nun matura procezfluo por purigado de skandio-kunmetaĵoj. Ĉar skandio estas malpli alkala ol itrio kaj Lantanido, la hidroksido estas la plej malforta, do la rara tera elemento miksita mineralo enhavanta skandio estos apartigita de la rara tera elemento per "paŝa precipitaĵo" metodo kiam Skandio (III) hidroksido estas traktita kun amoniako post transigita en solvon. La alia metodo estas apartigi Skandionitraton per Polusa putriĝo de nitrato. Ĉar skandionitrato estas la plej facile malkomponebla, skandio povas esti apartigita. Krome, la ampleksa reakiro de akompananta skandio el uranio, torio, volframo, stano kaj aliaj mineralaj kuŝejoj ankaŭ estas grava fonto de skandio.
Post akirado de pura skandiokunmetaĵo, ĝi estas konvertita en ScCl Å kaj kunfandita kun KCl kaj LiCl. La fandita zinko estas utiligita kiel la katodo por elektrolizo, igante skandio precipiti sur la zinkelektrodo. Tiam, la zinko estas vaporigita por akiri metalan skandio. Ĉi tio estas malpeza arĝenta blanka metalo kun tre aktivaj kemiaj trajtoj, kiuj povas reagi kun varma akvo por generi hidrogenan gason. Do la metala skandio, kiun vi vidas en la bildo, estas sigelita en botelo kaj protektita per argongaso, alie skandio rapide formos malhelflavan aŭ grizan oksidan tavolon, perdante sian brilan metalan brilon.
Aplikoj
Lumindustrio
La uzoj de skandio koncentriĝas en tre helaj direktoj, kaj ne estas troigo nomi ĝin la Filo de Lumo. La unua magia armilo de skandio nomiĝas skandionatria lampo, kiu povas esti uzata por alporti lumon al miloj da domanaroj. Ĉi tio estas metala halogenuro Elektra lumo: la ampolo estas plenigita per Natria joduro kaj Skandiotrijoduro, kaj skandio kaj natria folieto estas aldonitaj samtempe. Dum alttensia malŝarĝo, skandiojonoj kaj natriaj jonoj respektive elsendas lumon de siaj karakterizaj elsendaj ondolongoj. La spektraj linioj de natrio estas 589.0 kaj 589.6 nm, du famaj flavaj lumoj, dum la spektraj linioj de skandio estas 361.3~424.7 nm, serio de preskaŭ ultraviolaj kaj bluaj emisioj. Ĉar ili kompletigas unu la alian, la totala lumkoloro produktita estas blanka lumo. Ĝuste ĉar skandiaj natriaj lampoj havas la karakterizaĵojn de alta luma efikeco, bona lumkoloro, ŝparado de energio, longa funkcidaŭro kaj fortan nebulrompiĝan kapablon, ke ili povas esti vaste uzataj por televidaj fotiloj, kvadratoj, sportejoj kaj vojlumado, kaj estas konataj kiel la triageneraciaj lumfontoj. En Ĉinio, ĉi tiu speco de lampo estas iom post iom promociita kiel nova teknologio, dum en kelkaj evoluintaj landoj, tiu speco de lampo estis vaste uzata jam komence de la 1980-aj jaroj.
La dua magia armilo de skandio estas sunaj fotovoltaecaj ĉeloj, kiuj povas kolekti la lumon disĵetitan sur la tero kaj igi ĝin elektro por movi la homan socion. Skandio estas la plej bona bariera metalo en metalaj izolaj duonkonduktaĵoj siliciaj sunaj ĉeloj kaj sunĉeloj.
Ĝia tria magia armilo nomiĝas γ A-radifonto, tiu ĉi magia armilo povas hele brili per si mem, sed tia lumo ne povas ricevi per nuda okulo, ĝi estas altenergia fotona fluo. Ni kutime ĉerpas 45Sc el mineraloj, kiuj estas la solaj Naturaj izotopoj de skandio. Ĉiu 45Sc-nukleo enhavas 21 protonojn kaj 24 neŭtronojn. 46Sc, artefarita radioaktiva izotopo, povas esti uzata kiel γ Radiaj fontoj aŭ spuraj atomoj ankaŭ povas esti uzataj por radioterapio de malignaj tumoroj. Ekzistas ankaŭ aplikoj kiel itrio-galio-skandio-granata lasero,Skandiofluoridovitro infraruĝa Optika fibro, kaj skandio kovrita katodradio tubo en televido. Ŝajnas, ke skandio naskiĝas kun brilo.
Aloja industrio
Skandio en sia elementa formo estis vaste uzita por dopado de aluminialojoj. Dum kelkaj milonoj da skandio aldoniĝos al aluminio, nova Al3Sc-fazo estos formita, kiu ludos Metamorfian rolon en aluminia alojo kaj igos la strukturon kaj ecojn de la alojo signife ŝanĝiĝi. Aldonante 0,2% ~ 0,4% Sc (kio vere similas al la proporcio de aldono de salo por miksi frititajn legomojn hejme, nur iomete necesas) povas pliigi la rekristaligan temperaturon de la alojo je 150-200 ℃, kaj signife plibonigi altan. -temperatura forto, struktura stabileco, velda agado kaj koroda rezisto. Ĝi ankaŭ povas eviti la fragilan fenomenon, kiu facile okazas dum longdaŭra laboro ĉe altaj temperaturoj. Alta fortika kaj alta fortika aluminio-alojo, nova alt-forta korodrezista veldebla aluminia alojo, nova alt-temperatura aluminia alojo, alt-forta neŭtrona surradiado imuna aluminia alojo ktp., havas tre allogajn evoluajn perspektivojn en aerospaco, aviado, ŝipoj, nukleaj reaktoroj, malpezaj veturiloj kaj altrapidaj trajnoj.
Skandio ankaŭ estas bonega modifilo por fero, kaj malgranda kvanto da skandio povas signife plibonigi la forton kaj malmolecon de gisfero. Krome, skandio ankaŭ povas esti uzata kiel aldonaĵo por alt-temperaturaj volframoj kaj kromaj alojoj. Kompreneble, krom fari geedziĝajn vestaĵojn por aliaj, skandio havas altan frostopunkton kaj ĝia denseco similas al aluminio, kaj ankaŭ estas uzata en altaj frostopunktoj malpezaj alojoj kiel skandio-titania alojo kaj skandio-magnezia alojo. Tamen, pro ĝia alta prezo, ĝi estas ĝenerale nur uzata en lukskvalitaj industrioj kiel kosmopramoj kaj raketoj.
Ceramika materialo
Skandio, ununura substanco, estas ĝenerale uzata en alojoj, kaj ĝiaj oksidoj ludas gravan rolon en ceramikaj materialoj simile. La tetragonal zirconia ceramika materialo, kiu povas esti uzata kiel elektroda materialo por solidaj oksidaj fuelpiloj, havas unikan posedaĵon, kie la konduktiveco de ĉi tiu elektrolito pliiĝas kun kreskanta temperaturo kaj oksigena koncentriĝo en la medio. Tamen, la kristala strukturo de ĉi tiu ceramika materialo mem ne povas ekzisti stabile kaj ne havas industrian valoron; Necesas dopi iujn substancojn, kiuj povas ripari ĉi tiun strukturon por konservi ĝiajn originalajn ecojn. Aldono de 6~10% Skandio-oksido estas kiel betona strukturo, tiel ke zirkonio povas esti stabiligita sur kvadrata krado.
Ekzistas ankaŭ inĝenieraj ceramikaj materialoj kiel alt-fortaj kaj alttemperaturaj imuna silicionitruro kiel densigiloj kaj stabiligiloj.
Kiel densigilo,Skandiooksidopovas formi obstinan fazon Sc2Si2O7 ĉe la rando de fajnaj partikloj, tiel reduktante la alt-temperaturan deformadon de inĝenieristika ceramikaĵo. Kompare kun aliaj oksidoj, ĝi povas pli bone plibonigi la alt-temperaturajn mekanikajn ecojn de silicia nitruro.
Kataliza kemio
En kemia inĝenierado, skandio ofte estas utiligita kiel katalizilo, dum Sc2O3 povas esti uzita por dehidratiĝo kaj maloksidigo de etanolo aŭ izopropanolo, putriĝo de acetacido, kaj produktado de etileno de CO kaj H2. La Pt Al katalizilo enhavanta Sc2O3 ankaŭ estas grava katalizilo por peza nafta hidrogenado purigado kaj rafinado procezoj en petrolkemia industrio. En kataliza krakaj reagoj kiel Kumeno, la aktiveco de Sc-Y zeolita katalizilo estas 1000 fojojn pli alta ol tiu de Aluminia silikata katalizilo; Kompare kun iuj tradiciaj kataliziloj, la evoluperspektivoj de skandiokataliziloj estos tre brilaj.
industrio de nuklea energio
Aldoni malgrandan kvanton de Sc2O3 al UO2 en alt-temperatura reaktora nuklea fuelo povas eviti kradtransformon, volumenopliiĝon, kaj fendetiĝon kaŭzitan de UO2 al U3O8 konvertiĝo.
Fuelĉelo
Simile, aldoni 2,5% ĝis 25% skandio al nikelalkalaj baterioj pliigos ilian funkcidaŭron.
Agrikultura bredado
En agrikulturo, semoj kiel maizo, beto, pizo, tritiko kaj sunfloro povas esti traktataj per Skandio-sulfato (la koncentriĝo estas ĝenerale 10-3~10-8mol/L, malsamaj plantoj havos malsaman), kaj la reala efiko de antaŭenigo de ĝermado. estis atingita. Post 8 horoj, la seka pezo de radikoj kaj burĝonoj pliiĝis je 37% kaj 78% respektive kompare kun plantidoj, sed la mekanismo ankoraŭ estas studata.
De la atento de Nielsen al la ŝuldo de atomamasaj datumoj ĝis hodiaŭ, skandio eniris en la vizion de homoj nur cent aŭ dudek jarojn, sed ĝi preskaŭ sidis sur la benko dum cent jaroj. Nur la vigla evoluo de la materiala scienco fine de la pasinta jarcento ĝi alportis al li vivecon. Hodiaŭ, maloftaj teraj elementoj, inkluzive de skandio, fariĝis varmaj steloj en materiala scienco, ludante ĉiam ŝanĝiĝantajn rolojn en miloj da sistemoj, alportante pli da oportuneco al niaj vivoj ĉiutage, kaj kreante ekonomian valoron eĉ pli malfacile mezureblan.
Afiŝtempo: Jun-29-2023