Skandiy, element belgisi Sc va Atom raqami 21, suvda oson eriydi, issiq suv bilan o'zaro ta'sir qiladi va havoda osongina qorayadi. Uning asosiy valentligi +3. U ko'pincha gadoliniy, erbiy va boshqa elementlar bilan aralashtiriladi, unumdorligi past bo'lib, qobig'ida taxminan 0,0005% ni tashkil qiladi. Skandiy ko'pincha maxsus shisha va engil yuqori haroratli qotishmalarni tayyorlash uchun ishlatiladi.
Hozirgi vaqtda dunyoda skandiyning tasdiqlangan zahiralari atigi 2 million tonnani tashkil etadi, uning 90-95% boksit, fosforit va temir titan rudalarida, ozgina qismi esa uran, toriy, volfram va noyob tuproq rudalarida mavjud. Rossiya, Xitoy, Tojikiston, Madagaskar, Norvegiya va boshqa mamlakatlarda tarqalgan. Xitoy skandiy resurslariga juda boy, skandiy bilan bog'liq katta mineral zahiralarga ega. To'liq bo'lmagan statistik ma'lumotlarga ko'ra, Xitoyda skandiy zahiralari taxminan 600 000 tonnani tashkil etadi, ular boksit va fosforit konlarida, porfir va kvars tomirli volfram konlarida, Janubiy Xitoyda noyob tuproq konlarida, Bayan Obo noyob temir rudasi konida mavjud. Ichki Mo'g'uliston va Sichuandagi Panjixua vanadiy titanium magnetit koni.
Skandiyning tanqisligi tufayli skandiyning narxi ham juda yuqori va uning eng yuqori cho'qqisida skandiy narxi oltin narxidan 10 baravar oshirildi. Skandiyning narxi tushib ketgan bo'lsa-da, u hali ham oltindan to'rt baravar qimmat!
Tarixni kashf qilish
1869 yilda Mendeleyev kaltsiy (40) va titan (48) o'rtasidagi atom massasining bo'shlig'ini payqadi va bu erda ochilmagan oraliq atom massasi elementi ham borligini taxmin qildi. U uning oksidi X ₂ O Å ekanligini bashorat qilgan. Skandiy 1879 yilda Shvetsiyadagi Uppsala universiteti xodimi Lars Frederik Nilson tomonidan kashf etilgan. U uni 8 turdagi metall oksidlarini o'z ichiga olgan murakkab ruda bo'lgan qora nodir oltin konidan olgan. U chiqarib oldiErbiy (III) oksidiqora nodir oltin rudasidan, va olinganİtterbiy (III) oksidibu oksiddan va engilroq elementning yana bir oksidi mavjud bo'lib, uning spektri uning noma'lum metall ekanligini ko'rsatadi. Bu Mendeleyev tomonidan bashorat qilingan metall, uning oksidiSc₂O₃. Skandiy metalining o'zi ishlab chiqarilganSkandiy xlorid1937 yilda elektrolitik eritish orqali.
Mendeleev
Elektron konfiguratsiyasi
Elektron konfiguratsiyasi: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
Skandiy yumshoq, kumush rangli oq o'tish metall bo'lib, erish nuqtasi 1541 ℃ va qaynash nuqtasi 2831 ℃.
Skandiy kashf etilganidan keyin ancha vaqt davomida ishlab chiqarishdagi qiyinchilik tufayli undan foydalanish ko'rsatilmagan. Noyob tuproq elementlarini ajratish usullarining ortib borayotgan takomillashuvi bilan endi skandiy birikmalarini tozalash uchun etuk jarayon oqimi mavjud. Skandiy ittriy va lantanidga qaraganda kamroq ishqoriy bo'lganligi sababli gidroksid eng zaifdir, shuning uchun skandiy (III) gidroksid ammiak bilan ishlov berilgandan so'ng, skandiyni o'z ichiga olgan noyob tuproq elementi aralash mineral noyob tuproq elementidan "bosqichli yog'ingarchilik" usuli bilan ajratiladi. eritmaga o'tkaziladi. Boshqa usul - nitratning qutbli parchalanishi orqali skandiy nitratini ajratish. Skandiy nitrat eng oson parchalanishi sababli, skandiyni ajratish mumkin. Bundan tashqari, uran, toriy, volfram, qalay va boshqa foydali qazilma konlaridan hamroh boʻlgan skandiyni har tomonlama qayta tiklash ham skandiyning muhim manbai hisoblanadi.
Sof skandiy birikmasi olingandan so'ng u ScCl Å ga aylanadi va KCl va LiCl bilan birga eritiladi. Eritilgan sink elektroliz uchun katod sifatida ishlatiladi, bu sink elektrodida skandiyning cho'kishiga olib keladi. Keyin metall skandiyni olish uchun sink bug'lanadi. Bu vodorod gazini hosil qilish uchun issiq suv bilan reaksiyaga kirishishi mumkin bo'lgan juda faol kimyoviy xususiyatlarga ega engil kumush oq metalldir. Shunday qilib, siz rasmda ko'rib turgan metall skandiy shishaga muhrlangan va argon gazi bilan himoyalangan, aks holda skandiy tezda to'q sariq yoki kulrang oksidli qatlam hosil qiladi va yorqin metall yorqinligini yo'qotadi.
Ilovalar
Yoritish sanoati
Skandiydan foydalanish juda yorqin yo'nalishlarda jamlangan va uni Nurning O'g'li deb atash mubolag'a bo'lmaydi. Skandiyning birinchi sehrli quroli skandiy natriy lampasi deb ataladi, u minglab xonadonlarga yorug'lik olib kelish uchun ishlatilishi mumkin. Bu metall halid Elektr chirog'i: lampochka natriy yodid va skandiy triiodid bilan to'ldiriladi va bir vaqtning o'zida skandiy va natriy folga qo'shiladi. Yuqori kuchlanishli zaryadsizlanish vaqtida skandiy ionlari va natriy ionlari mos ravishda o'zlarining xarakterli emissiya to'lqin uzunliklarida yorug'lik chiqaradilar. Natriyning spektral chiziqlari 589,0 va 589,6 nm, ikkita mashhur sariq chiroqlar, skandiyning spektral chiziqlari esa 361,3 ~ 424,7 nm bo'lib, ultrabinafsha va ko'k yorug'lik emissiyalarining bir qatoriga yaqin. Ular bir-birini to'ldiradiganligi sababli, ishlab chiqarilgan umumiy yorug'lik rangi oq nurdir. Skandiy natriy lampalar yuqori yorug'lik samaradorligi, yaxshi yorug'lik rangi, quvvatni tejash, uzoq xizmat muddati va kuchli tumanni yo'q qilish qobiliyatiga ega bo'lganligi sababli ular televizor kameralari, maydonlar, sport maydonchalari va yo'l yoritgichlari uchun keng qo'llanilishi mumkin. va uchinchi avlod yorug'lik manbalari sifatida tanilgan. Xitoyda bu turdagi chiroq asta-sekin yangi texnologiya sifatida targ'ib qilinmoqda, ba'zi rivojlangan mamlakatlarda esa bu turdagi chiroq 1980-yillarning boshlarida keng qo'llanilgan.
Skandiyning ikkinchi sehrli quroli quyosh fotovoltaik xujayralari bo'lib, ular erga sochilgan yorug'likni yig'ib, insoniyat jamiyatini boshqarish uchun elektr energiyasiga aylantira oladi. Skandiy metall izolyator yarimo'tkazgichli silikon quyosh xujayralari va quyosh batareyalarida eng yaxshi to'siq metalldir.
Uning uchinchi sehrli quroli g Nur manbai deb ataladi, bu sehrli qurol o'z-o'zidan porlashi mumkin, ammo bunday yorug'likni oddiy ko'z bilan qabul qilish mumkin emas, bu yuqori energiyali foton oqimidir. Biz odatda minerallardan 45Sc ni ajratib olamiz, bu skandiyning yagona tabiiy izotopidir. Har bir 45Sc yadroda 21 proton va 24 neytron mavjud. Sun'iy radioaktiv izotop bo'lgan 46Sc radiatsiya manbalari sifatida ishlatilishi mumkin yoki iz atomlari xatarli o'smalarning radioterapiyasida ham qo'llanilishi mumkin. Shuningdek, yttrium gallium skandium granat lazeri kabi ilovalar mavjud.Skandiy ftoridshisha infraqizil Optik tola va televizorda skandiy bilan qoplangan katod nurlari trubkasi. Skandiy yorqinlik bilan tug'ilganga o'xshaydi.
Qotishma sanoati
Skandiy elementar shaklda alyuminiy qotishmalarini doping qilish uchun keng qo'llaniladi. Skandiyning bir necha mingdan bir qismi alyuminiyga qo'shilsa, yangi Al3Sc fazasi hosil bo'ladi, bu alyuminiy qotishmasida Metamorfizm rolini o'ynaydi va qotishma tuzilishi va xususiyatlarini sezilarli darajada o'zgartiradi. 0,2% ~ 0,4% Sc qo'shilishi (bu uyda qovurilgan sabzavotlarni aralashtirish uchun tuz qo'shish nisbatiga juda o'xshaydi, faqat ozgina talab qilinadi) qotishmaning qayta kristallanish haroratini 150-200 ℃ ga oshirishi va yuqori haroratni sezilarli darajada yaxshilashi mumkin. -harorat kuchi, strukturaviy barqarorlik, payvandlash ko'rsatkichlari va korroziyaga chidamlilik. Bundan tashqari, yuqori haroratlarda uzoq muddatli ish paytida yuzaga kelishi oson bo'lgan mo'rtlashuv hodisasidan qochish mumkin. Yuqori mustahkamlik va yuqori qattiqlikdagi alyuminiy qotishmasi, yangi yuqori quvvatli korroziyaga chidamli payvandlanadigan alyuminiy qotishmasi, yangi yuqori haroratli alyuminiy qotishmasi, yuqori quvvatli neytron nurlanishiga chidamli alyuminiy qotishmasi va boshqalar, aviatsiya, aviatsiya, kemalar va boshqa sohalarda juda jozibali rivojlanish istiqbollariga ega. yadro reaktorlari, yengil avtomobillar va tezyurar poyezdlar.
Skandiy ham temir uchun ajoyib modifikator hisoblanadi va oz miqdorda skandiy quyma temirning mustahkamligi va qattiqligini sezilarli darajada yaxshilaydi. Bundan tashqari, skandiy yuqori haroratli volfram va xrom qotishmalari uchun qo'shimcha sifatida ham ishlatilishi mumkin. Albatta, boshqalar uchun to'y kiyimlarini tayyorlashdan tashqari, skandium yuqori erish nuqtasiga ega va uning zichligi alyuminiyga o'xshaydi, shuningdek, skandium titanium qotishmasi va skandiy magniy qotishmasi kabi yuqori erish nuqtasi engil qotishmalarda ham qo'llaniladi. Biroq, uning yuqori narxi tufayli u odatda faqat kosmik kemalar va raketalar kabi yuqori darajadagi ishlab chiqarish tarmoqlarida qo'llaniladi.
Seramika materiali
Skandiy, bitta modda, odatda qotishmalarda ishlatiladi va uning oksidlari xuddi shunday tarzda keramika materiallarida muhim rol o'ynaydi. Qattiq oksidli yonilg'i xujayralari uchun elektrod materiali sifatida ishlatilishi mumkin bo'lgan tetragonal zirkonli keramik material noyob xususiyatga ega bo'lib, bu elektrolitning o'tkazuvchanligi atrof-muhitdagi harorat va kislorod kontsentratsiyasi ortishi bilan ortadi. Biroq, bu seramika materialining kristal tuzilishi o'zi barqaror mavjud bo'lolmaydi va sanoat qiymatiga ega emas; Asl xususiyatlarini saqlab qolish uchun ushbu tuzilmani tuzatadigan ba'zi moddalarni doping qilish kerak. 6 ~ 10% skandiy oksidi qo'shilishi beton konstruktsiyaga o'xshaydi, shuning uchun zirkonni kvadrat panjarada barqarorlashtirish mumkin.
Bundan tashqari, zichlagichlar va stabilizatorlar sifatida yuqori quvvatli va yuqori haroratga chidamli silikon nitridi kabi muhandislik keramika materiallari mavjud.
Zichlashtiruvchi sifatida,Skandiy oksidinozik zarrachalar chetida refrakter faza Sc2Si2O7 hosil qilishi mumkin, shuning uchun muhandislik keramikasi yuqori haroratli deformatsiyasini kamaytiradi. Boshqa oksidlar bilan solishtirganda, u silikon nitridining yuqori haroratli mexanik xususiyatlarini yaxshiroq yaxshilashi mumkin.
Katalitik kimyo
Kimyoviy muhandislikda skandiy ko'pincha katalizator sifatida ishlatiladi, Sc2O3 esa etanol yoki izopropanolni suvsizlantirish va deoksidlash, sirka kislotasini parchalash va CO va H2 dan etilen ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Sc2O3 o'z ichiga olgan Pt Al katalizatori, shuningdek, neft-kimyo sanoatida og'ir neft gidrogenatsiyasini tozalash va tozalash jarayonlari uchun muhim katalizator hisoblanadi. Cumene kabi katalitik kreking reaktsiyalarida Sc-Y zeolit katalizatorining faolligi alyuminiy silikat katalizatoridan 1000 baravar yuqori; Ba'zi an'anaviy katalizatorlar bilan taqqoslaganda, skandiy katalizatorlarining rivojlanish istiqbollari juda yorqin bo'ladi.
Yadro energetikasi sanoati
Yuqori haroratli reaktor yadro yoqilg'isida UO2 ga oz miqdorda Sc2O3 qo'shilishi, UO2 dan U3O8 ga aylanishi natijasida yuzaga keladigan panjara o'zgarishi, hajmning oshishi va yorilishning oldini oladi.
Yoqilg'i xujayrasi
Xuddi shunday, nikel gidroksidi batareyalarga 2,5% dan 25% gacha skandiy qo'shilishi ularning xizmat muddatini oshiradi.
Qishloq xo'jaligi seleksiyasi
Qishloq xo'jaligida makkajo'xori, lavlagi, no'xat, bug'doy va kungaboqar kabi urug'larni Skandiy sulfat bilan davolash mumkin (kontsentratsiya odatda 10-3 ~ 10-8mol / L, turli o'simliklar har xil bo'ladi) va unib chiqishni rag'batlantirishning haqiqiy ta'siri erishildi. 8 soatdan so'ng, ildiz va kurtaklarning quruq vazni ko'chatlar bilan solishtirganda mos ravishda 37% va 78% ga oshdi, ammo mexanizm hali ham o'rganilmoqda.
Nilsenning e'tiboridan Atom massasi ma'lumotlarining qarziga qadar, skandium odamlarning tasavvuriga bor-yo'g'i yuz yoki yigirma yil kirdi, lekin u deyarli yuz yil davomida skameykada o'tirdi. O'tgan asrning oxirlarida materialshunoslik jadal rivojlanishidan keyingina unga hayotiylik olib keldi. Bugungi kunda nodir yer elementlari, jumladan, skandiy materialshunoslikning qaynoq yulduzlariga aylanib, minglab tizimlarda doimiy o‘zgaruvchan rol o‘ynab, hayotimizga har kuni yanada qulayliklar keltirmoqda va o‘lchash yanada qiyinroq bo‘lgan iqtisodiy qiymatni yaratmoqda.
Xabar vaqti: 29-iyun-2023