Sканди, элементийн тэмдэг Sc ба атомын дугаар 21, усанд амархан уусдаг, халуун устай харьцдаг, агаарт амархан харанхуйлдаг. Үүний гол валент нь +3 байна. Энэ нь ихэвчлэн гадолиниум, эрби болон бусад элементүүдтэй холилдож, бага ургацтай, царцдас дахь ойролцоогоор 0.0005% -ийн агууламжтай байдаг. Скандиумыг ихэвчлэн тусгай шил, хөнгөн өндөр температурт хайлш хийхэд ашигладаг.
Одоогийн байдлаар дэлхийн хэмжээнд скандийн батлагдсан нөөц ердөө 2 сая тонн бөгөөд үүний 90-95% нь боксит, фосфорит, төмрийн титаны хүдэрт, багахан хэсэг нь уран, торий, вольфрам, газрын ховор хүдэрт агуулагддаг. Орос, Хятад, Тажикистан, Мадагаскар, Норвеги болон бусад оронд тархсан. Хятад улс скандийн нөөцөөр маш их баялаг бөгөөд скандиумтай холбоотой асар их ашигт малтмалын нөөцтэй. Бүрэн бус статистик мэдээллээр БНХАУ-ын боксит, фосфоритын орд, Өмнөд Хятадын порфир, кварцын судалтай гянтболдын орд, Өмнөд Хятадын газрын ховор элементийн орд, Баян Обо газрын ховор элементийн төмрийн хүдрийн ордод агуулагддаг скандийн нөөц 600,000 тонн орчим байдаг. Өвөрмонгол, Сычуань дахь Панжихуа ванадий титан магнетитын орд.
Скандиумын хомсдолоос болж скандиумын үнэ ч маш өндөр, оргил үедээ скандиумын үнийг алтны үнээс 10 дахин өсгөсөн. Хэдийгээр скандиумын үнэ унасан ч алтны үнээс дөрөв дахин үнэтэй хэвээр байна!
Түүхийг нээх
1869 онд Менделеев кальци (40) ба титан (48) хоёрын хооронд атомын массын зөрүү байгааг анзаарч, энд бас нээгдээгүй завсрын атомын массын элемент байгааг таамаглаж байсан. Тэрээр түүний исэл нь X ₂ O Å гэж таамаглаж байсан. Скандиумыг 1879 онд Шведийн Упсала их сургуулийн Ларс Фредерик Нилсон нээжээ. Тэрээр 8 төрлийн металлын исэл агуулсан цогц хүдэр болох хар ховор алтны уурхайгаас гаргаж авсан. Тэр гаргаж авсанЭрбиум (III) оксидхар ховор алтны хүдрээс, мөн олж авсанИтербиум (III) оксидэнэ исэлээс, мөн хөнгөн элементийн өөр нэг исэл байдаг бөгөөд түүний спектр нь энэ нь үл мэдэгдэх металл болохыг харуулж байна. Энэ бол исэл нь Менделеевийн таамагласан металл юмSc₂O₃. Скандиум металлыг өөрөө үйлдвэрлэсэнСканди хлорид1937 онд электролитийн хайлуулах замаар .
Менделеев
Электрон тохиргоо
Электрон тохиргоо: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
Скандиум нь 1541 ℃ хайлах цэг, 2831 ℃ буцлах температуртай зөөлөн, мөнгөн цагаан шилжилтийн металл юм.
Скандиумыг олж нээснээс хойш нэлээд хугацааны туршид үйлдвэрлэлд хүндрэлтэй байсан тул хэрэглээг харуулсангүй. Газрын ховор элементийг ялгах арга улам боловсронгуй болсноор одоо скандийн нэгдлүүдийг цэвэршүүлэх боловсронгуй процесс бий болж байна. Сканди нь иттри, лантанидаас бага шүлтлэг байдаг тул гидроксид нь хамгийн сул байдаг тул скандийн (III) гидроксидыг аммиакаар боловсруулсны дараа сканди агуулсан газрын ховор элементийн холимог эрдсийг газрын ховор элементээс "алхам хур тунадас" -ын аргаар ялгана. уусмал руу шилжүүлж байна. Өөр нэг арга бол нитратын туйлын задралаар скандийн нитратыг ялгах явдал юм. Скандиум нитрат нь хамгийн амархан задардаг тул скандиумыг салгаж болно. Түүнчлэн уран, торий, вольфрам, цагаан тугалга болон бусад ашигт малтмалын ордуудаас скандиумыг иж бүрэн нөхөн сэргээх нь скандийн чухал эх үүсвэр юм.
Цэвэр скандийн нэгдлийг олж авсны дараа үүнийг ScCl Å болгон хувиргаж, KCl, LiCl-тэй хамт хайлуулна. Хайлсан цайрыг электролизийн катод болгон ашигладаг бөгөөд энэ нь цайрын электрод дээр скандиум тунадас үүсгэдэг. Дараа нь цайрыг ууршуулж, металл скандийг гаргаж авдаг. Энэ нь маш идэвхтэй химийн шинж чанартай хөнгөн мөнгөн цагаан металл бөгөөд халуун устай урвалд орж устөрөгчийн хий үүсгэдэг. Тиймээс таны зураг дээр харагдаж буй металл скандиумыг лонхонд битүүмжлэн аргон хийгээр хамгаалсан, эс тэгвээс сканди нь хурдан хар шар эсвэл саарал ислийн давхарга үүсгэж, гялалзсан металл гялбаагаа алддаг.
Хэрэглээ
Гэрэлтүүлгийн үйлдвэр
Скандиумын хэрэглээ нь маш тод чиглэлд төвлөрсөн бөгөөд үүнийг Гэрлийн Хүү гэж нэрлэх нь хэтрүүлэг биш юм. Скандиумын анхны шидэт зэвсгийг скандийн натрийн чийдэн гэж нэрлэдэг бөгөөд үүнийг ашиглан олон мянган өрхөд гэрэл гэгээ авчрах боломжтой. Энэ бол металл галидын цахилгаан гэрэл: чийдэнг натрийн иодид, скандийн триодиодоор дүүргэж, скандийн болон натрийн тугалган цаасыг нэгэн зэрэг нэмнэ. Өндөр хүчдэлийн цэнэгийн үед скандийн ионууд болон натрийн ионууд нь ялгарах долгионы урттай гэрлийг ялгаруулдаг. Натрийн спектрийн шугамууд нь 589.0 ба 589.6 нм, хоёр алдартай шар гэрэл, харин скандийн спектрийн шугамууд нь 361.3 ~ 424.7 нм, хэт ягаан туяа, цэнхэр гэрлийн цацрагийн цуврал юм. Тэд бие биенээ нөхдөг тул үйлдвэрлэсэн ерөнхий цайвар өнгө нь цагаан гэрэл юм. Чухамдаа скандийн натрийн чийдэн нь гэрэлтэх чадвар өндөр, цайвар өнгө сайтай, эрчим хүч хэмнэх, удаан эдэлгээтэй, манан дарах чадвар сайтай учраас телевизийн камер, талбай, спортын талбай, замын гэрэлтүүлэг зэрэгт өргөн ашиглах боломжтой. Гурав дахь үеийн гэрлийн эх үүсвэр гэж нэрлэдэг. Хятадад энэ төрлийн чийдэнг аажмаар шинэ технологи болгон сурталчилж байгаа бол зарим өндөр хөгжилтэй орнуудад 1980-аад оны эхээр энэ төрлийн чийдэнг өргөн хэрэглэж байжээ.
Скандиумын хоёр дахь шидэт зэвсэг бол нарны фото цахилгаан эсүүд бөгөөд газар дээр тархсан гэрлийг цуглуулж цахилгаан болгон хувиргаж хүний нийгмийг хөдөлгөдөг. Скандиум нь металл тусгаарлагч хагас дамжуулагч цахиур нарны эсүүд болон нарны зайн хамгийн сайн саад тотгор металл юм.
Түүний гурав дахь шидэт зэвсгийг γ туяаны эх үүсвэр гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ шидэт зэвсэг нь өөрөө тод гэрэлтэх чадвартай боловч ийм төрлийн гэрлийг энгийн нүдээр хүлээн авах боломжгүй, энэ нь өндөр энергитэй фотоны урсгал юм. Бид ихэвчлэн скандийн байгалийн цорын ганц изотоп болох 45Sc-ийг ашигт малтмалаас гаргаж авдаг. 45Sc цөм бүр нь 21 протон, 24 нейтрон агуулдаг. Хиймэл цацраг идэвхт изотоп болох 46Sc-ийг γ цацрагийн эх үүсвэр болгон ашиглаж болно, эсвэл хорт хавдрын туяа эмчилгээнд мөн ул мөрийн атомыг ашиглаж болно. Итриум галлиум скандийн анар лазер гэх мэт програмууд бас байдаг.Скандиум фторшилэн хэт улаан туяаны Оптик шилэн, телевизээр скандийн бүрээстэй катодын туяа хоолой. Скандиум нь гэрэл гэгээтэй төрдөг юм шиг санагддаг.
Хайлшийн үйлдвэр
Скандиумыг элемент хэлбэрээр нь хөнгөн цагааны хайлшийг допинг хийхэд өргөн ашигладаг. Хөнгөн цагаанд хэдэн мянган сканди нэмэхэд шинэ Al3Sc фаз үүсэх бөгөөд энэ нь хөнгөн цагааны хайлш дахь Метаморфизмын үүрэг гүйцэтгэж, хайлшийн бүтэц, шинж чанарыг ихээхэн өөрчлөх болно. 0.2% ~ 0.4% Sc нэмбэл (энэ нь гэртээ шарсан ногоог хутгахад давс нэмдэгтэй үнэхээр төстэй, бага зэрэг л хэрэгтэй) хайлшийн дахин талстжих температурыг 150-200 ℃-ээр нэмэгдүүлж, өндөр температурыг мэдэгдэхүйц сайжруулна. -температурын бат бэх, бүтцийн тогтвортой байдал, гагнуурын гүйцэтгэл, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал. Энэ нь мөн өндөр температурт удаан хугацаагаар ажиллах үед амархан хэврэгших үзэгдлээс зайлсхийх боломжтой. Өндөр бат бэх, өндөр бат бөх хөнгөн цагаан хайлш, шинэ өндөр бат бэх зэврэлтэнд тэсвэртэй гагнах хөнгөн цагаан хайлш, шинэ өндөр температурт хөнгөн цагааны хайлш, өндөр бат бэх нейтрон цацрагт тэсвэртэй хөнгөн цагаан хайлш гэх мэт нь сансар судлал, нисэх онгоц, усан онгоц, цөмийн реактор, хөнгөн машин, өндөр хурдны галт тэрэг.
Скандиум нь төмрийг маш сайн өөрчилдөг бөгөөд бага хэмжээний сканди нь цутгамал төмрийн бат бөх, хатуулгийг мэдэгдэхүйц сайжруулдаг. Үүнээс гадна скандиумыг өндөр температурт вольфрам, хромын хайлш хийхэд нэмэлт болгон ашиглаж болно. Мэдээжийн хэрэг, сканди нь бусад хүмүүст зориулж хуримын хувцас хийхээс гадна хайлах өндөр температуртай, нягтрал нь хөнгөн цагаантай төстэй бөгөөд хайлах өндөр температуртай хөнгөн хайлш болох скандийн титан хайлш, скандийн магнийн хайлш зэрэгт ашиглагддаг. Гэсэн хэдий ч энэ нь өндөр үнэтэй учраас ерөнхийдөө зөвхөн сансрын хөлөг, пуужин зэрэг өндөр зэрэглэлийн үйлдвэрлэлийн салбарт ашиглагддаг.
Керамик материал
Сканди хэмээх нэг бодисыг ерөнхийдөө хайлш хийхэд ашигладаг бөгөөд түүний исэл нь ижил төстэй байдлаар керамик материалд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хатуу исэл түлшний эсийн электродын материал болгон ашиглаж болох тетрагональ циркон керамик материал нь хүрээлэн буй орчны температур, хүчилтөрөгчийн агууламж нэмэгдэхийн хэрээр энэхүү электролитийн дамжуулалт нэмэгддэг өвөрмөц шинж чанартай байдаг. Гэсэн хэдий ч энэ керамик материалын болор бүтэц нь өөрөө тогтвортой оршин тогтнох боломжгүй бөгөөд үйлдвэрлэлийн үнэ цэнэгүй; Анхны шинж чанарыг хадгалахын тулд энэ бүтцийг засах боломжтой зарим бодисыг допинг хийх шаардлагатай байдаг. 6~10% скандийн исэл нэмэх нь бетон хийцтэй адил бөгөөд цирконыг дөрвөлжин торонд тогтворжуулах боломжтой.
Мөн нягтруулагч, тогтворжуулагчийн хувьд өндөр бат бэх, өндөр температурт тэсвэртэй цахиурын нитрид зэрэг инженерийн керамик материалууд байдаг.
нягтруулагчийн хувьд,Скандиумын исэлнарийн ширхэгтэй хэсгүүдийн ирмэг дээр галд тэсвэртэй үе шат Sc2Si2O7 үүсгэж, улмаар инженерийн керамикийн өндөр температурын хэв гажилтыг бууруулдаг. Бусад оксидуудтай харьцуулахад цахиурын нитридын өндөр температурт механик шинж чанарыг сайжруулж чадна.
Каталитик хими
Химийн инженерчлэлд скандийг ихэвчлэн катализатор болгон ашигладаг бол Sc2O3 нь этанол эсвэл изопропанолыг усгүйжүүлэх, исэлдүүлэх, цууны хүчлийг задлах, CO, H2-аас этилен үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно. Sc2O3 агуулсан Pt Al катализатор нь нефть химийн үйлдвэрт хүнд тосыг устөрөгчжүүлэх, цэвэршүүлэх процесст чухал катализатор юм. Cumene зэрэг катализаторын хагарлын урвалд Sc-Y цеолит катализаторын идэвхжил нь Хөнгөн цагаан силикат катализатороос 1000 дахин их байдаг; Зарим уламжлалт катализатортой харьцуулахад скандийн катализаторын хөгжлийн хэтийн төлөв маш тод байх болно.
Цөмийн эрчим хүчний салбар
Өндөр температурт реакторын цөмийн түлшний UO2 дээр бага хэмжээний Sc2O3 нэмэх нь UO2-ыг U3O8 болгон хувиргаснаар торны хувирал, эзэлхүүний өсөлт, хагарлаас зайлсхийх боломжтой.
Түлшний эс
Үүний нэгэн адил никель шүлтлэг батерейнд 2.5% -аас 25% сканди нэмбэл ашиглалтын хугацааг уртасгана.
Газар тариалангийн аж ахуй
Хөдөө аж ахуйд эрдэнэ шиш, манжин, вандуй, улаан буудай, наранцэцэг зэрэг үрийг скандийн сульфатаар эмчилж болно (концентраци нь ерөнхийдөө 10-3 ~ 10-8 моль/л, өөр өөр ургамал өөр өөр байдаг), соёололтыг дэмжих бодит нөлөө хүрсэн байна. 8 цагийн дараа үндэс ба нахиагийн хуурай жин суулгацтай харьцуулахад 37%, 78% -иар тус тус өссөн боловч механизмыг судалж байна.
Нильсен Атомын массын мэдээллийн өрөнд анхаарлаа хандуулснаас хойш өнөөдрийг хүртэл скандиум хүмүүсийн төсөөлөлд ердөө зуу, хорин жилийн турш орж ирсэн ч бараг зуун жилийн турш вандан сандал дээр суусан. Өнгөрсөн зууны сүүлчээр материаллаг шинжлэх ухаан эрчимтэй хөгжсөний дараа л түүнд эрч хүчийг авчирсан юм. Өнөөдөр газрын ховор элементүүд, тэр дундаа скандиум нь материалын шинжлэх ухааны халуун одод болж, олон мянган системд байнга өөрчлөгддөг үүрэг гүйцэтгэж, бидний амьдралд өдөр бүр илүү тохь тухыг бий болгож, хэмжихэд бүр ч хэцүү эдийн засгийн үнэ цэнийг бий болгож байна.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 6-р сарын 29