Sแคนาดาด้วยสัญลักษณ์องค์ประกอบ SC และจำนวนอะตอมของ 21 นั้นสามารถละลายในน้ำได้ง่ายสามารถโต้ตอบกับน้ำร้อนและทำให้อากาศมืดลงได้ง่าย ความสามารถหลักของมันคือ+3 มันมักจะผสมกับแกโดลิเนียมเออร์เบียมและองค์ประกอบอื่น ๆ ที่มีผลผลิตต่ำและมีปริมาณประมาณ 0.0005% ในเปลือกโลก Scandium มักจะใช้ทำแก้วพิเศษและโลหะผสมอุณหภูมิสูง
ในปัจจุบันเขตสงวน Scandium ที่ได้รับการพิสูจน์แล้วในโลกมีเพียง 2 ล้านตัน 90 ~ 95% ซึ่งมีอยู่ใน bauxite, phosphorite และ iron titanium ores และส่วนเล็ก ๆ ในยูเรเนียมทอเรียมทังสเตนและแร่หายากส่วนใหญ่กระจายในรัสเซียจีน จีนมีทรัพยากร Scandium ที่อุดมไปด้วยแร่ธาตุขนาดใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับ Scandium ตามสถิติที่ไม่สมบูรณ์เงินสำรองของ Scandium ในประเทศจีนมีประมาณ 600000 ตันซึ่งมีอยู่ใน bauxite และฟอสฟอรัสฝาก, porphyry และ quartz หลอดเลือดดำทังสเตนในภาคใต้ของจีน
เนื่องจากความขาดแคลนของ Scandium ราคาของ Scandium ก็สูงมากเช่นกันและในจุดสูงสุดราคาของ Scandium ก็สูงเกินกว่า 10 เท่าของราคาทองคำ แม้ว่าราคาของ Scandium จะลดลง แต่ก็ยังคงเป็นราคาทองคำสี่เท่า!
ค้นพบประวัติศาสตร์
ในปี ค.ศ. 1869 เมนเดลีฟสังเกตเห็นช่องว่างในมวลอะตอมระหว่างแคลเซียม (40) และไทเทเนียม (48) และคาดการณ์ว่ายังมีองค์ประกอบมวลอะตอมกลางที่ยังไม่ถูกค้นพบที่นี่ เขาคาดการณ์ว่าออกไซด์ของมันคือ x ₂ o Å Scandium ถูกค้นพบในปี 1879 โดย Lars Frederik Nilson แห่งมหาวิทยาลัย Uppsala ในสวีเดน เขาสกัดมันจากเหมืองทองคำสีดำหายากแร่ที่ซับซ้อนซึ่งมีออกไซด์โลหะ 8 ชนิด เขาสกัดErbium (III) ออกไซด์จากแร่ทองคำที่หายากสีดำและได้รับytterbium (III) ออกไซด์จากออกไซด์นี้และมีออกไซด์อีกอย่างหนึ่งขององค์ประกอบที่เบากว่าซึ่งสเปกตรัมแสดงให้เห็นว่ามันเป็นโลหะที่ไม่รู้จัก นี่คือโลหะที่ทำนายโดย Mendeleev ซึ่งออกไซด์คือSc₂o₃- ตัวสแกนดิเนี่ยนั้นผลิตจากตัวเองScandium Chlorideโดยอิเล็กโทรไลติกละลายในปี 1937
Mendeleev
การกำหนดค่าอิเล็กตรอน
การกำหนดค่าอิเล็กตรอน: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D1
Scandium เป็นโลหะทรานซิชันสีขาวที่อ่อนนุ่มและมีจุดหลอมเหลวของ 1541 ℃และจุดเดือดของ 2831 ℃
เป็นระยะเวลานานหลังจากการค้นพบการใช้ Scandium ไม่ได้แสดงให้เห็นเนื่องจากความยากลำบากในการผลิต ด้วยการปรับปรุงวิธีการแยกองค์ประกอบของหายากเพิ่มขึ้นขณะนี้มีการไหลของกระบวนการที่เป็นผู้ใหญ่สำหรับการทำให้สารประกอบสแกนดิเมี่ยมบริสุทธิ์ เนื่องจาก Scandium นั้นมีความเป็นด่างน้อยกว่า Yttrium และ Lanthanide ไฮดรอกไซด์จึงอ่อนแอที่สุดดังนั้นองค์ประกอบที่หายากของโลกที่มีแร่ธาตุผสมที่มีสแกนดิเมี่ยมจะถูกแยกออกจากองค์ประกอบของโลกหายากโดยวิธีการ“ การตกตะกอนขั้นตอน” อีกวิธีหนึ่งคือการแยก Scandium ไนเตรตโดยการสลายตัวของโพลาร์ของไนเตรต เนื่องจาก Scandium Nitrate เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการย่อยสลาย Scandium จึงแยกได้ นอกจากนี้การฟื้นตัวที่ครอบคลุมของสแกนดิเมี่ยมจากยูเรเนียม, ทอเรียม, ทังสเตน, ดีบุกและแร่ธาตุอื่น ๆ ก็เป็นแหล่งสำคัญของสแกนดิเมี่ยม
หลังจากได้รับสารประกอบ Scandium บริสุทธิ์แล้วมันจะถูกแปลงเป็น SCCL Åและ CO ละลายด้วย KCL และ LICL สังกะสีที่หลอมเหลวถูกใช้เป็นแคโทดสำหรับอิเล็กโทรไลซิสทำให้ Scandium ตกตะกอนบนอิเล็กโทรดสังกะสี จากนั้นสังกะสีจะระเหยไปเพื่อให้ได้ Scandium โลหะ นี่คือโลหะสีขาวสีเงินน้ำหนักเบาที่มีคุณสมบัติทางเคมีที่ใช้งานมากซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับน้ำร้อนเพื่อสร้างก๊าซไฮโดรเจน ดังนั้น Scandium โลหะที่คุณเห็นในภาพจะถูกปิดผนึกในขวดและได้รับการปกป้องด้วยก๊าซอาร์กอนมิฉะนั้น Scandium จะสร้างชั้นออกไซด์สีเหลืองหรือสีเทาสีเทาอย่างรวดเร็ว
แอปพลิเคชัน
อุตสาหกรรมแสงสว่าง
การใช้ Scandium มีความเข้มข้นในทิศทางที่สดใสมากและไม่ใช่การพูดเกินจริงที่จะเรียกมันว่าลูกชายของแสง อาวุธเวทมนตร์แรกของ Scandium เรียกว่า Scandium Sodium Lamp ซึ่งสามารถนำมาใช้เพื่อนำแสงไปยังหลายพันครัวเรือน นี่คือแสงไฟฟ้าเฮไลด์โลหะ: หลอดไฟที่เต็มไปด้วยโซเดียมไอโอไดด์และสแกนดิโอทรีไดโอไดด์และสแกนดิียมและโซเดียมฟอยล์จะถูกเพิ่มเข้ามาในเวลาเดียวกัน ในระหว่างการคายประจุแรงดันสูง, ไอออนสแกนดิเนี่ยและโซเดียมไอออนตามลำดับปล่อยแสงของความยาวคลื่นการปล่อยออกมา เส้นสเปกตรัมของโซเดียมคือ 589.0 และ 589.6 นาโนเมตรแสงสีเหลืองที่มีชื่อเสียงสองดวงในขณะที่สแกนดิียมสายสเปกตรัมคือ 361.3 ~ 424.7 นาโนเมตรซึ่งเป็นชุดของการปล่อยรังสีอัลตราไวโอเลตและแสงสีน้ำเงิน เพราะพวกเขาเติมเต็มซึ่งกันและกันสีอ่อนโดยรวมที่ผลิตคือแสงสีขาว มันเป็นเพราะโคมไฟโซเดียม Scandium มีลักษณะของประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงสีอ่อนการประหยัดพลังงานชีวิตการบริการที่ยาวนานและความสามารถในการทำลายหมอกที่แข็งแกร่งซึ่งพวกเขาสามารถใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับกล้องโทรทัศน์สี่เหลี่ยมสถานที่กีฬาและไฟถนนและเป็นแหล่งกำเนิดแสงรุ่นที่สาม ในประเทศจีนโคมไฟประเภทนี้ค่อยๆได้รับการเลื่อนตำแหน่งเป็นเทคโนโลยีใหม่ในขณะที่ในบางประเทศที่พัฒนาแล้วหลอดไฟประเภทนี้ถูกใช้อย่างแพร่หลายในช่วงต้นทศวรรษ 1980
อาวุธวิเศษที่สองของ Scandium คือเซลล์แสงอาทิตย์โซลาร์เซลล์ซึ่งสามารถรวบรวมแสงที่กระจัดกระจายบนพื้นและเปลี่ยนเป็นกระแสไฟฟ้าเพื่อขับเคลื่อนสังคมมนุษย์ Scandium เป็นโลหะกำแพงที่ดีที่สุดใน Semiconductor Semiconductor Solar Solar Cells และเซลล์แสงอาทิตย์
อาวุธเวทมนตร์ที่สามของมันเรียกว่าแหล่งที่มาของเรย์อาวุธเวทมนตร์นี้สามารถเปล่งประกายได้อย่างสดใสด้วยตัวเอง แต่แสงแบบนี้ไม่สามารถรับแสงได้ด้วยตาเปล่ามันเป็นการไหลของโฟตอนพลังงานสูง เรามักจะสกัด 45SC จากแร่ธาตุซึ่งเป็นไอโซโทปธรรมชาติเพียงอย่างเดียวของ Scandium นิวเคลียส 45SC แต่ละตัวมี 21 โปรตอนและนิวตรอน 24 ตัว 46SC, ไอโซโทปกัมมันตรังสีเทียมสามารถใช้เป็นแหล่งกำเนิดรังสีหรืออะตอมของ Tracer สามารถใช้สำหรับการรักษาด้วยรังสีของเนื้องอกมะเร็ง นอกจากนี้ยังมีแอพพลิเคชั่นเช่นเลเซอร์ Yttrium Gallium Scandium GarnetScandium Fluorideใยแก้วนำแสงอินฟราเรดแก้วและหลอดเรย์แคโทดที่เคลือบด้วย Scandium ทางโทรทัศน์ ดูเหมือนว่า Scandium เกิดมาพร้อมกับความสว่าง
อุตสาหกรรมโลหะผสม
Scandium ในรูปแบบองค์ประกอบของมันถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางสำหรับการเติมอลูมิเนียมอัลลอยด์ ตราบใดที่ Scandium ไม่กี่พันจะถูกเพิ่มเข้าไปในอลูมิเนียมเฟส AL3SC ใหม่จะเกิดขึ้นซึ่งจะมีบทบาทการเปลี่ยนแปลงในโลหะผสมอลูมิเนียมและสร้างโครงสร้างและคุณสมบัติของการเปลี่ยนแปลงโลหะผสมอย่างมีนัยสำคัญ การเพิ่ม 0.2% ~ 0.4% SC (ซึ่งคล้ายกับสัดส่วนของการเพิ่มเกลือเพื่อผัดผักทอดที่บ้านเพียงเล็กน้อยเท่านั้น) สามารถเพิ่มอุณหภูมิการตกผลึกของโลหะผสมได้ 150-200 ℃และช่วยเพิ่มความแข็งแรงของอุณหภูมิสูง นอกจากนี้ยังสามารถหลีกเลี่ยงปรากฏการณ์ embrittlement ที่เกิดขึ้นได้ง่ายในระหว่างการทำงานระยะยาวที่อุณหภูมิสูง ความแข็งแรงสูงและความเหนียวอลูมิเนียมอัลลอยด์, อัลลอยอลูมิเนียมอลูมิเนียมอลูมิเนียมอุณหภูมิสูง, อัลลอยอลูมิเนียมที่ทนต่อการฉายรังสีนิวตรอนความแข็งแรงสูง
Scandium ยังเป็นตัวดัดแปลงที่ยอดเยี่ยมสำหรับเหล็กและ Scandium จำนวนเล็กน้อยสามารถปรับปรุงความแข็งแรงและความแข็งของเหล็กหล่อได้อย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ Scandium ยังสามารถใช้เป็นสารเติมแต่งสำหรับทังสเตนอุณหภูมิสูงและโลหะผสมโครเมียม แน่นอนว่านอกเหนือจากการทำชุดแต่งงานให้กับผู้อื่นแล้ว Scandium ยังมีจุดหลอมเหลวสูงและความหนาแน่นของมันก็คล้ายกับอลูมิเนียมและยังใช้ในโลหะผสมแสงที่มีน้ำหนักเบาเช่นสแกนดิเนียมไทเทเนียมและอัลลอยแมกนีเซียมสแกนดิเนี่ยม อย่างไรก็ตามเนื่องจากราคาสูงโดยทั่วไปจะใช้เฉพาะในอุตสาหกรรมการผลิตระดับไฮเอนด์เช่นกระสวยอวกาศและจรวด
วัสดุเซรามิก
Scandium ซึ่งเป็นสารเดียวมักใช้ในโลหะผสมและออกไซด์มีบทบาทสำคัญในวัสดุเซรามิกในทำนองเดียวกัน วัสดุเซรามิกซีฟาเรเนีย tetragonal ซึ่งสามารถใช้เป็นวัสดุอิเล็กโทรดสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงของแข็งออกไซด์มีคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งการนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์นี้จะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและความเข้มข้นของออกซิเจนในสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตามโครงสร้างผลึกของวัสดุเซรามิกนี้ไม่สามารถอยู่ได้อย่างเสถียรและไม่มีค่าอุตสาหกรรม มีความจำเป็นที่จะต้องเติมสารบางอย่างที่สามารถแก้ไขโครงสร้างนี้เพื่อรักษาคุณสมบัติดั้งเดิม การเพิ่ม 6 ~ 10% scandium ออกไซด์เป็นเหมือนโครงสร้างคอนกรีตเพื่อให้เซอร์โคเนียสามารถเสถียรบนโครงตาข่ายสี่เหลี่ยม
นอกจากนี้ยังมีวัสดุเซรามิกทางวิศวกรรมเช่นซิลิกอนไนไตรด์ที่มีความแข็งแรงสูงและมีอุณหภูมิสูงเป็นตัวชุ่มชื้นและความคงตัว
ในฐานะที่เป็นเครื่องชุ่มชื่นScandium ออกไซด์สามารถสร้างเฟสทนไฟ SC2SI2O7 ที่ขอบของอนุภาคละเอียดซึ่งจะช่วยลดการเสียรูปที่อุณหภูมิสูงของเซรามิกทางวิศวกรรม เมื่อเทียบกับออกไซด์อื่น ๆ มันสามารถปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลอุณหภูมิสูงของซิลิกอนไนไตรด์ได้ดีขึ้น
เคมีเร่งปฏิกิริยา
ในวิศวกรรมเคมี Scandium มักจะใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในขณะที่ SC2O3 สามารถใช้สำหรับการคายน้ำและ deoxidation ของเอทานอลหรือไอโซโพรพานอลการสลายตัวของกรดอะซิติกและการผลิตเอทิลีนจาก CO และ H2 ตัวเร่งปฏิกิริยา PT Al ที่มี SC2O3 ยังเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่สำคัญสำหรับการทำให้บริสุทธิ์ด้วยน้ำมันหนักและกระบวนการกลั่นในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี ในปฏิกิริยาการแตกตัวเร่งปฏิกิริยาเช่น Cumene กิจกรรมของตัวเร่งปฏิกิริยาซีโอไลต์ SC-Y นั้นสูงกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมิเนียมซิลิเกต 1,000 เท่า เมื่อเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยาแบบดั้งเดิมบางส่วนแนวโน้มการพัฒนาของตัวเร่งปฏิกิริยา Scandium จะสว่างมาก
อุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์
การเพิ่ม SC2O3 จำนวนเล็กน้อยลงใน UO2 ในเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ของเครื่องปฏิกรณ์อุณหภูมิสูงสามารถหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงตาข่ายเพิ่มปริมาณและการแตกร้าวที่เกิดจากการแปลง UO2 เป็น U3O8
เซลล์เชื้อเพลิง
ในทำนองเดียวกันการเพิ่มแบตเตอรี่ Scandium 2.5% ถึง 25% ให้กับแบตเตอรี่ Alkali นิกเกิลจะเพิ่มอายุการใช้งาน
การผสมพันธุ์ทางการเกษตร
ในการเกษตรเมล็ดพันธุ์เช่นข้าวโพดบีทถั่วถั่วข้าวสาลีและดอกทานตะวันสามารถได้รับการบำบัดด้วย Scandium Sulfate (โดยทั่วไปแล้วความเข้มข้นคือ 10-3 ~ 10-8mol/L พืชที่แตกต่างกันจะมีความแตกต่างกัน) และผลที่แท้จริงของการส่งเสริมการงอก หลังจาก 8 ชั่วโมงน้ำหนักแห้งของรากและตาเพิ่มขึ้น 37% และ 78% ตามลำดับเมื่อเทียบกับต้นกล้า แต่กลไกยังอยู่ระหว่างการศึกษา
จากความสนใจของ Nielsen ถึงหนี้ของข้อมูลมวลอะตอมจนถึงวันนี้ Scandium ได้เข้าสู่วิสัยทัศน์ของผู้คนเพียงหนึ่งร้อยหรือยี่สิบปี แต่เกือบจะนั่งอยู่บนม้านั่งเป็นเวลาหนึ่งร้อยปี มันไม่ได้จนกว่าการพัฒนาอย่างจริงจังของวิทยาศาสตร์วัสดุในช่วงปลายศตวรรษที่ผ่านมามันนำพลังให้เขา ทุกวันนี้องค์ประกอบของหายาก Earth รวมถึง Scandium ได้กลายเป็นดาวร้อนในด้านวิทยาศาสตร์วัสดุการเล่นบทบาทที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาในหลายพันระบบนำความสะดวกสบายมาสู่ชีวิตของเราทุกวันและสร้างคุณค่าทางเศรษฐกิจที่ยากต่อการวัด
เวลาโพสต์: Jun-29-2023