מאַגישע זעלטענע ערד עלעמענטן סקאַנדיום

Sקאַנדיום, מיטן עלעמענט סימבאָל Sc און אַטאָמישער נומער 21, איז לייכט צעלאָזלעך אין וואַסער, קען אינטעראַגירן מיט הייס וואַסער, און ווערט לייכט טונקל אין דער לופט. זיין הויפּט וואַלענס איז +3. עס ווערט אָפט געמישט מיט גאַדאָליניום, ערביום, און אַנדערע עלעמענטן, מיט אַ נידעריקן טראָג און אַן אינהאַלט פון אַרום 0.0005% אין דער סקאָרינקע. סקאַנדיום ווערט אָפט געניצט צו מאַכן ספּעציעלע גלאָז און לייכטע הויך-טעמפּעראַטור אַלויז.

איצט, די באוויזענע רעזערוון פון סקאנדיום אין דער וועלט זענען בלויז 2 מיליאָן טאָן, 90~95% פון וואָס זענען קאַנטיינד אין באָקסיט, פאָספאָריט און אייַזן טיטאַניום ערצן, און אַ קליין טייל אין אוראַניום, טאָריום, טונגסטן און זעלטענע ערד ערצן, דער הויפּט פאַרשפּרייט אין רוסלאַנד, כינע, טאַדזשיקיסטאַן, מאַדאַגאַסקאַר, נאָרוועגיע און אנדערע לענדער. כינע איז זייער רייך אין סקאַנדיום רעסורסן, מיט ריזיק מינעראַל רעזערוון שייך צו סקאַנדיום. לויט אומפארענדיקטע סטאַטיסטיק, די רעזערוון פון סקאַנדיום אין כינע זענען וועגן 600,000 טאָן, וואָס זענען קאַנטיינד אין באָקסיט און פאָספאָריט אַוועקלייגן, פּאָרפירי און קוואַרץ וועין טונגסטן אַוועקלייגן אין דרום כינע, זעלטענע ערד אַוועקלייגן אין דרום כינע, בייַאַן אָבאָ זעלטענע ערד אייַזן ערץ אַוועקלייגן אין ינער מאָנגאָליע, און פּאַנזשיהואַ וואַנאַדיום טיטאַניום מאַגנעטיט אַוועקלייגן אין סיטשואַן.

צוליב דעם מאַנגל אין סקאַנדיום, איז דער פּרייַז פון סקאַנדיום אויך זייער הויך, און אין זיין שפּיץ, איז דער פּרייַז פון סקאַנדיום געווען אויפגעבלאָזן צו 10 מאָל דעם פּרייַז פון גאָלד. כאָטש דער פּרייַז פון סקאַנדיום איז געפֿאַלן, איז ער נאָך אַלץ פֿיר מאָל דעם פּרייַז פון גאָלד!

אַנטדעקן געשיכטע

אין 1869, האט מענדעלעעוו באמערקט א ריס אין אטאמישער מאסע צווישן קאלציום (40) און טיטאניום (48), און פאראויסגעזאגט אז דא איז אויך דא אן אומאנטדעקטן צווישן-אטאמישן מאסע עלעמענט. ער האט פאראויסגעזאגט אז זיין אקסייד איז X ₂ O Å. סקאנדיום איז געווארן אנטדעקט אין 1879 דורך לארס פרעדעריק נילסאָן פון אופסאלא אוניווערסיטעט אין שוועדן. ער האט עס עקסטראקטירט פון דער שווארצער זעלטענער גאלד מינע, א קאמפלעקסער ערץ וואס אנטהאלט 8 סארטן מעטאל אקסיידן. ער האט עקסטראקטירטערביום(III) אָקסיידפון שוואַרץ זעלטן גאָלד ערץ, און באַקומעןיטערביום(III) אָקסיידפֿון דעם אָקסייד, און עס איז דאָ נאָך אַן אָקסייד פֿון אַ לייכטערן עלעמענט, וועמענס ספּעקטרום ווײַזט אַז עס איז אַן אומבאַקאַנט מעטאַל. דאָס איז דער מעטאַל וואָס מענדעלעעוו האָט פֿאָרויסגעזאָגט, וועמענס אָקסייד איזSc₂O₃דער סקאַנדיום מעטאַל אַליין איז פּראָדוצירט געוואָרן פֿוןסקאַנדיום קלאָרידדורך עלעקטראָליטישע צעשמעלצן אין 1937.

מענדעלעעוו

עלעקטראָן קאָנפיגוראַציע

עלעקטראָן קאָנפיגוראַציע: 1s² 2s² 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1

סקאַנדיום מעטאַל

סקאַנדיום איז אַ ווייכער, זילבער-ווייסער איבערגאַנג מעטאַל מיט אַ שמעלץ-פּונקט פון 1541 ℃ און אַ קאָכפּונקט פון 2831 ℃.

פאר א באדייטנדיקע צייט נאך זיין אנטדעקונג, איז די נוצ פון סקאנדיום נישט געוויזן געווארן צוליב זיין שוועריקייט אין פראדוקציע. מיט דער פארבעסערונג פון זעלטענע ערד עלעמענטן צעשיידונג מעטאדן, איז דא יעצט א דערוואקסענער פראצעס פלוס פארן רייניקן סקאנדיום פארבינדונגען. ווייל סקאנדיום איז ווייניגער אלקאליש ווי איטריום און לאנטאניד, איז דער הידראקסייד די שוואכסטע, אזוי וועט דער זעלטענער ערד עלעמענט געמישטער מינעראל וואס אנטהאלט סקאנדיום ווערן אפגעשיידט פון דעם זעלטענעם ערד עלעמענט דורך דער "שטאפל פרעציפיטאציע" מעטאד ווען סקאנדיום(III) הידראקסייד ווערט באהאנדלט מיט אמאניאק נאכדעם וואס עס ווערט אריבערגעפירט אין לייזונג. די אנדערע מעטאד איז צו צעשיידן סקאנדיום נייטרייט דורך פאלארער דעקאמפאזיציע פון ​​נייטרייט. ווייל סקאנדיום נייטרייט איז די גרינגסטע צו דעקאמפאזירן, קען סקאנדיום ווערן אפגעשיידט. דערצו, די פולשטענדיגע רעקאָווערי פון באגלייטנדיקן סקאנדיום פון אוראניום, טאריום, טונגפרעם, צין און אנדערע מינעראל דעפאזיטן איז אויך א וויכטיגע מקור פון סקאנדיום.

נאכדעם וואס מען באקומט א ריינע סקאנדיום פארבינדונג, ווערט עס פארוואנדלט אין ScCl Å און צוזאמענגעשמאָלצן מיט KCl און LiCl. דער געשמאָלצענער צינק ווערט גענוצט אלס די קאטאד פאר עלעקטראליז, וואס פירט צו דעם אז סקאנדיום זאל זיך אויסזעצן אויפן צינק עלעקטראד. דערנאך ווערט דער צינק פארדאַמפּט צו באקומען מעטאלישן סקאנדיום. דאס איז א לייכטער זילבערנער ווייסער מעטאל מיט זייער אקטיווע כעמישע אייגנשאפטן, וואס קען רעאגירן מיט הייס וואסער צו שאפן וואסערשטאף גאז. אזוי ווערט דער מעטאל סקאנדיום וואס איר זעט אין בילד פארזיגלט אין א פלעשל און באשיצט מיט ארגאן גאז, אנדערש וועט סקאנדיום שנעל שאפן א טונקל געלע אדער גרויע אקסייד שיכט, פארלירנדיג זיין גלאנציגן מעטאלישן גלאנץ.

אַפּליקאַציעס

לייטינג אינדוסטריע

די נוצן פון סקאַנדיום זענען קאָנצענטרירט אין זייער העלע ריכטונגען, און עס איז נישט קיין איבערטרייבונג צו רופן עס דער זון פון ליכט. די ערשטע מאַגישע וואָפן פון סקאַנדיום הייסט סקאַנדיום סאָדיום לאָמפּ, וואָס קען געניצט ווערן צו ברענגען ליכט צו טויזנטער היימען. דאָס איז אַ מעטאַל האַליד עלעקטריש ליכט: די לאָמפּ איז אָנגעפילט מיט סאָדיום יאָדיד און סקאַנדיום טרייאָדיד, און סקאַנדיום און סאָדיום פאָליע ווערן צוגעגעבן אין דער זעלביקער צייט. בעת הויך-וואָולטידזש אָפּזאָגן, סקאַנדיום יאָנען און סאָדיום יאָנען אַרויסלאָזן ריספּעקטיוולי ליכט פון זייערע כאַראַקטעריסטישע עמיסיע כוואַליע לענגקטס. די ספּעקטראַל ליניעס פון סאָדיום זענען 589.0 און 589.6 נם, צוויי באַרימטע געלע ליכטער, בשעת די ספּעקטראַל ליניעס פון סקאַנדיום זענען 361.3~424.7 נם, אַ סעריע פון ​​כּמעט אַלטראַווייאַליט און בלוי ליכט עמישאַנז. ווייַל זיי קאַמפּלאַמענטירן יעדער אנדערער, ​​די קוילעלדיק ליכט קאָליר געשאפן איז ווייַס ליכט. עס איז דווקא ווייל סקאַנדיום סאָדיום לאָמפּן האָבן די אייגנשאַפטן פון הויך ליכטיק עפעקטיווקייט, גוטע ליכט קאָליר, ענערגיע שפּאָרן, לאַנג דינסט לעבן, און שטאַרק נעפּל ברעכן פיייקייט אַז זיי קענען זיין וויידלי געניצט פֿאַר טעלעוויזיע קאַמעראַס, קוואַדראַטן, ספּאָרט ווענוז, און וועג לייטינג, און זענען באַקאַנט ווי די דריט דור ליכט קוואלן. אין כינע, דעם טיפּ פון לאָמפּ איז ביסלעכווייַז פּראָמאָטעד ווי אַ נייַע טעכנאָלאָגיע, בשעת אין עטלעכע דעוועלאָפּעד לענדער, דעם טיפּ פון לאָמפּ איז געווען וויידלי געניצט שוין פרי ווי די פרי 1980ער יאָרן.

די צווייטע מאַגישע וואָפן פון סקאַנדיום איז זונ פאָטאָוואָלטאַיק צעלן, וואָס קענען זאַמלען דאָס ליכט וואָס ווערט צעוואָרפן אויף דער ערד און עס פאַרוואַנדלען אין עלעקטריע צו טרייבן די מענטשלעכע געזעלשאַפט. סקאַנדיום איז דער בעסטער באַריער מעטאַל אין מעטאַל איזאָלאַטאָר האַלב-קאָנדוקטאָר סיליקאָן זונ צעלן און זונ צעלן.

איר דריטע מאַגישע וואָפן ווערט גערופן γA שטראַל מקור, די מאַגישע וואָפן קען שייַנען העל אַליין, אָבער דעם סאָרט ליכט קען נישט אויפגענומען ווערן מיטן נאַקעטן אויג, עס איז אַ הויך-ענערגיע פאָטאָן שטראָם. מיר עקסטראַקטירן געוויינטלעך 45Sc פון מינעראַלן, וואָס איז די איינציקע נאַטירלעכע איזאָטאָפּן פון סקאַנדיום. יעדער 45Sc קערן כּולל 21 פּראָטאָנען און 24 נעיטראָנען. 46Sc, אַ קינסטלעכער ראַדיאָאַקטיווער איזאָטאָפּ, קען געניצט ווערן ווי γ שטראַלונג מקורים אָדער טרעיסער אַטאָמען קענען אויך געניצט ווערן פֿאַר ראַדיאָטהעראַפּיע פון ​​בייזאַרטיקע טומאָרן. עס זענען אויך אַפּליקאַציעס ווי יטריום גאַליום סקאַנדיום גאַרנעט לאַזער,סקאַנדיום פלאָרידגלאז אינפֿראַרויט אָפּטישע פֿאַזער, און סקאַנדיום באדעקטע קאַטאָדע שטראַל רער אויף טעלעוויזיע. עס שיינט אַז סקאַנדיום ווערט געבוירן מיט העלקייט.

צומיש אינדוסטריע

סקאַנדיום אין זיין עלעמענטאַרער פאָרעם איז ברייט געניצט געוואָרן פֿאַר דאָפּינג אַלומינום צומישן. אַזוי לאַנג ווי אַ פּאָר טויזנטסטל סקאַנדיום ווערט צוגעגעבן צו אַלומינום, וועט אַ נייע Al3Sc פאַזע געשאַפן ווערן, וואָס וועט שפּילן אַ מעטאַמאָרפֿיזם ראָלע אין אַלומינום צומיש און מאַכן די סטרוקטור און אייגנשאַפֿטן פון דער צומיש באַדייטנד טוישן. צוגעבן 0.2%~0.4% Sc (וואָס איז טאַקע ענלעך צו דער פּראָפּאָרציע פון ​​צוגעבן זאַלץ צו געפּרעגלטע גרינסן אין שטוב, נאָר אַ ביסל איז דארף) קען פאַרגרעסערן די רעקריסטאַליזאַציע טעמפּעראַטור פון דער צומיש מיט 150-200 ℃, און באַדייטנד פֿאַרבעסערן הויך-טעמפּעראַטור שטאַרקייט, סטרוקטורעלע פעסטקייט, וועַלדינג פאָרשטעלונג, און קעראָוזשאַן קעגנשטעל. עס קען אויך ויסמיידן די עמבריטלמענט דערשיינונג וואָס איז גרינג צו פּאַסירן בעשאַס לאַנג-טערמין אַרבעט ביי הויך טעמפּעראַטורן. הויך שטאַרקייט און הויך טאַפנאַס אַלומינום צומיש, נייַ הויך-שטאַרקייט קעראָוזשאַן-קעגנשטעליק וועַלסטאַבאַל אַלומינום צומיש, נייַ הויך-טעמפּעראַטור אַלומינום צומיש, הויך-שטאַרקייט נעוטראָן יראַדיאַטיאָן קעגנשטעליק אַלומינום צומיש, עטק., האָבן זייער אַטראַקטיוו אַנטוויקלונג פּראַספּעקס אין אַעראָספּייס, אַוויאַציע, שיפן, יאָדער רעאַקטאָרן, ליכט וועהיקלעס און הויך-גיכקייַט טריינז.

סקאַנדיום איז אויך אַן אויסגעצייכנטער מאָדיפיצירער פֿאַר אייַזן, און אַ קליינע מאָס סקאַנדיום קען באַדייטנד פֿאַרבעסערן די שטאַרקייט און כאַרדנאַס פֿון גוס אייַזן. דערצו קען סקאַנדיום אויך געניצט ווערן ווי אַן אַדיטיוו פֿאַר הויך-טעמפּעראַטור טאַנגסטען און קראָום אַלויז. פֿאַרשטייט זיך, אין דערצו צו מאַכן חתונה קליידער פֿאַר אַנדערע, האט סקאַנדיום אַ הויך שמעלץ-פּונקט און זיין געדיכטקייט איז ענלעך צו אַלומינום, און ווערט אויך געניצט אין הויך שמעלץ-פּונקט לייכטע אַלויז ווי סקאַנדיום טיטאַניום אַלויז און סקאַנדיום מאַגנעזיום אַלויז. אָבער, צוליב זיין הויך פּרייַז, ווערט עס בכלל נאָר געניצט אין הויך-ענד מאַנופאַקטורינג אינדוסטריעס ווי ספעיס שאַטאַלז און ראַקעטן.

קעראַמיש מאַטעריאַל

סקאַנדיום, אַן איינציקע סובסטאַנץ, ווערט בכלל גענוצט אין אַלויז, און זייַנע אָקסיידן שפּילן אַ וויכטיקע ראָלע אין קעראַמישע מאַטעריאַלן אויף אַ ענלעכן וועג. דער טעטראַגאָנאַלער צירקאָניאַ קעראַמישער מאַטעריאַל, וואָס קען גענוצט ווערן ווי אַן עלעקטראָד מאַטעריאַל פֿאַר האַרטע אָקסייד ברענשטאָף צעלן, האט אַ יינציקע אייגנשאַפט וואו די קאַנדאַקטיוויטי פון דעם עלעקטראָליט וואַקסט מיט דער העכערונג פון טעמפּעראַטור און זויערשטאָף קאָנצענטראַציע אין דער סביבה. אָבער, די קריסטאַל סטרוקטור פון דעם קעראַמישן מאַטעריאַל אַליין קען נישט עקזיסטירן סטאַביל און האט קיין אינדוסטריעלן ווערט; עס איז נייטיק צו דאָפּן עטלעכע סובסטאַנצן וואָס קענען פאַרריכטן די סטרוקטור כּדי צו האַלטן זייַנע אָריגינעלע אייגנשאַפטן. צוגעבן 6~10% סקאַנדיום אָקסייד איז ווי אַ בעטאָן סטרוקטור, אַזוי אַז צירקאָניאַ קען סטאַביליזירט ווערן אויף אַ קוואַדראַטישער גיטער.

עס זענען אויך אינזשעניריע קעראַמישע מאַטעריאַלן ווי הויך-שטאַרקייט און הויך-טעמפּעראַטור קעגנשטעליק סיליקאָן ניטריד ווי דענסאַפייערז און סטאַביליזאַטאָרן.

ווי אַ פֿאַרדיכטער,סקאַנדיום אָקסיידקען פארמירן א רעפראַקטאָרישע פאַזע Sc2Si2O7 ביים ברעג פון פיינע פּאַרטיקלען, אזוי רעדוצירן די הויך-טעמפּעראַטור דעפאָרמאַציע פון ​​אינזשעניריע קעראַמיק. קאַמפּערד מיט אַנדערע אָקסיידן, קען עס בעסער פֿאַרבעסערן די הויך-טעמפּעראַטור מעכאַנישע אייגנשאַפטן פון סיליקאָן ניטריד.

קאַטאַליטישע כעמיע

אין כעמישער אינזשעניריע, ווערט סקאַנדיום אָפט גענוצט ווי אַ קאַטאַליסט, בשעת Sc2O3 קען גענוצט ווערן פֿאַר דעכידראַטאַציע און דעאָקסידאַציע פון ​​עטאַנאָל אָדער איזאָפּראָפּאַנאָל, דעקאָמפּאָזיציע פון ​​עסיק זויער, און פּראָדוקציע פון ​​עטאַלין פון CO און H2. דער Pt Al קאַטאַליסט וואָס כּולל Sc2O3 איז אויך אַ וויכטיקער קאַטאַליסט פֿאַר שווערע אויל הידראָגענאַציע רייניקונג און ראַפינירן פּראָצעסן אין דער פּעטראָכעמישער אינדוסטריע. אין קאַטאַליטישע קראַקינג רעאַקציעס ווי קומענע, איז די טעטיקייט פון Sc-Y זעאָליט קאַטאַליסט 1000 מאָל העכער ווי די פון אַלומינום סיליקאַט קאַטאַליסט; קאַמפּערד מיט עטלעכע טראַדיציאָנעלע קאַטאַליסטן, וועלן די אַנטוויקלונג פּראַספּעקטן פון סקאַנדיום קאַטאַליסטן זיין זייער ליכטיק.

נוקלעארע ענערגיע אינדוסטריע

צולייגן א קליינע מאס Sc2O3 צו UO2 אין הויך-טעמפּעראַטור רעאַקטאָר נוקלעאַר ברענשטאָף קען פאַרמייַדן גיטער טראַנספאָרמאַציע, וואָלומען פאַרגרעסערונג, און קראַקינג געפֿירט דורך UO2 צו U3O8 קאַנווערזשאַן.

ברענשטאָף צעל

אזוי אויך, צולייגן 2.5% ביז 25% סקאנדיום צו ניקעל אלקאלי באַטעריעס וועט פארלענגערן זייער לעבנסדויער.

לאַנדווירטשאַפטלעכע ברידינג

אין לאַנדווירטשאַפט, קען מען באַהאַנדלען זוימען ווי קאָרן, ביץ, ערבעס, ווייץ און זונרויז מיט סקאַנדיום סולפֿאַט (די קאָנצענטראַציע איז בכלל 10-3~10-8 מאָל/ל, פֿאַרשידענע געוויקסן וועלן האָבן אַנדערש), און דער פאַקטישער ווירקונג פֿון פֿאַרבעסערן די קערנינג איז דערגרייכט געוואָרן. נאָך 8 שעה, איז די טרוקענע וואָג פֿון וואָרצלען און קנעפּלעך געשטיגן מיט 37% און 78% ריספּעקטיוולי קאַמפּערד מיט זוימען, אָבער דער מעכאַניזם איז נאָך אונטער שטודיע.

פֿון נילסענס אויפֿמערקזאַמקייט צו דער חוב פֿון אַטאָמישע מאַסע דאַטן ביז הײַנט, איז סקאַנדיום אַרײַן אין מענטשנס זעאונג בלויז פֿאַר הונדערט אָדער צוואַנציק יאָר, אָבער עס האָט כּמעט געזעסן אויף דער באַנק פֿאַר הונדערט יאָר. ערשט מיט דער קראַפֿטיקער אַנטוויקלונג פֿון מאַטעריאַל וויסנשאַפֿט אין די שפּעטע לעצטע יאָרהונדערט האָט עס אים געבראַכט לעבעדיקייט. הײַנט זענען זעלטענע ערד עלעמענטן, אַרײַנגערעכנט סקאַנדיום, געוואָרן הייסע שטערן אין מאַטעריאַל וויסנשאַפֿט, שפּילנדיק שטענדיק-טוישנדיקע ראָלעס אין טויזנטער סיסטעמען, ברענגענדיק מער באַקוועמלעכקייט צו אונדזער לעבן יעדן טאָג, און שאַפֿנדיק עקאָנאָמישן ווערט וואָס איז נאָך שווערער צו מעסטן.