Skandid, Sc we Atom belgisi 21 elementi bilen, suwda aňsat eräp bilýär, gyzgyn suw bilen täsirleşip bilýär we howada aňsatlyk bilen garalýar. Onuň esasy bahasy + 3. Köplenç gadolinium, erbium we beýleki elementler bilen garylýar, pes hasylly we gabygynda takmynan 0.0005% bolýar. Skandium köplenç ýörite aýna we ýeňil ýokary temperaturaly erginler ýasamak üçin ulanylýar.
Häzirki wagtda dünýäde subut edilen skandiniň ätiýaçlyklary bary-ýogy 2 million tonna, olaryň 90 ~ 95% -i boksit, fosforit we demir titanium magdanlary, esasan uran, tori, wolfram we seýrek toprak magdanlarydyr. Russiýada, Hytaýda, Täjigistanda, Madagaskarda, Norwegiýada we beýleki ýurtlarda paýlanýar. Hytaý skandium baýlyklaryna örän baý, skandium bilen baglanyşykly ägirt uly mineral ätiýaçlyklary bar. Doly däl statistiki maglumatlara görä, Hytaýda skandiniň ätiýaçlyklary takmynan 600000 tonna bolup, Günorta Hytaýda boksit we fosforit ýataklary, porfiri we kwars damar wolfram ýataklary, Günorta Hytaýda seýrek toprak ýataklary, Baýan Obo seýrek toprak demir magdany bar. Içki Mongoliýa we Panzhihua vanadiý titanium magnetit ýatagy Siçuanda.
Skandiniň gytlygy sebäpli skandiniň bahasy hem gaty ýokary we iň ýokary derejesinde skandiniň bahasy altynyň bahasyndan 10 esse ýokarlandy. Skandiniň bahasy arzanlasa-da, altynyň bahasyndan dört esse gymmat!
Taryhy öwrenmek
1869-njy ýylda Mendeleýew kalsiý (40) bilen titanyň (48) arasyndaky atom massasynyň boşlugyny gördi we bu ýerde açylmadyk aralyk atom massasynyň elementiniň hem bardygyny çaklady. Oksidiniň X ₂ O is bolandygyny çaklady. Skandium 1879-njy ýylda Şwesiýanyň Uppsala uniwersitetinden Lars Frederik Nilson tarapyndan tapyldy. Ol gara seýrek altyn käninden, 8 görnüşli metal oksidini öz içine alýan çylşyrymly magdandan çykardy. GöçürdiErbium (III) oksidigara seýrek altyn magdanyndan alyndyYtterbium (III) oksidibu oksidden we spektri näbelli metaldygyny görkezýän has ýeňil elementiň başga bir oksidi bar. Bu, oksidi bolan Mendeleýew tarapyndan çak edilýän metalSc₂O₃. Skandium metalyň özi öndürildiSkandium hloridelektrolitiki eriş bilen 1937-nji ýylda.
Mendeleýew
Elektron konfigurasiýasy
Elektron konfigurasiýasy: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
Skandium, eriş nokady 1541 ℃ we gaýnadýan nokady 2831 with bolan ýumşak, kümüş ak geçiş metaldyr.
Açylandan soň ep-esli wagtlap önümçilikdäki kynçylyk sebäpli skandiniň ulanylmagy görkezilmedi. Seýrek ýer elementini bölmek usullarynyň barha gowulaşmagy bilen, indi skandium birleşmelerini arassalamak üçin kämillik prosesi bolýar. Skandium yttriumdan we Lanthanidden has az gidroksidi bolany üçin, gidroksid iň gowşakdyr, şonuň üçin skandium (III) gidroksidi ammiak bilen bejerilende, skandiumy öz içine alýan seýrek toprak elementi garyşyk mineral seýrek toprak elementinden “basgançakly ýagyş” usuly bilen aýrylar. çözgüdine geçirilýär. Beýleki usul, skandiý nitratyny nitratyň polýar bölünmegi bilen bölmekdir. Skandium nitratynyň dargamagy iň aňsatdygy sebäpli, skandiý aýrylyp bilner. Mundan başga-da, uran, tori, wolfram, galaýy we beýleki mineral ýataklaryndan gelýän skandiniň hemmetaraplaýyn dikeldilmegi hem skandiniň möhüm çeşmesidir.
Arassa skandium birleşmesini alandan soň, ScCl into öwrüler we KCl we LiCl bilen eredilýär. Eredilen sink elektroliz üçin katod hökmünde ulanylýar, sink elektrodynda skandiniň çökmegine sebäp bolýar. Soň bolsa, metal skandiýany almak üçin sink bugarýar. Wodorod gazyny öndürmek üçin gyzgyn suw bilen reaksiýa berip bilýän, örän işjeň himiki aýratynlyklary bolan ýeňil kümüş ak metal. Şonuň üçin suratda görýän metal skandiý çüýşede möhürlenýär we argon gazy bilen goralýar, ýogsam skandium çalt ýalpyldawuk metal şöhlesini ýitirip, goýy sary ýa-da çal oksid gatlagyny emele getirer.
Goýmalar
Yşyklandyryş pudagy
Skandiniň ulanylyşy örän aýdyň ugurlarda jemlenendir we ony Lightagtylygyň Ogly diýip atlandyrmak ulaldyp bolmaz. Skandiniň ilkinji jadyly ýaragy müňlerçe hojalyga ýagtylyk getirmek üçin ulanyp boljak skandium natriý çyrasy diýilýär. Bu metal halid Elektrik çyrasy: lampoçka natriý ýody we Skandium triodidi bilen doldurylýar we şol bir wagtyň özünde skandium we natriý folga goşulýar. Volokary woltly zarýad wagtynda skandium ionlary we natriý ionlary degişlilikde emissiýa tolkun uzynlyklarynyň ýagtylygyny çykarýarlar. Natriniň spektral çyzyklary 589.0 we 589,6 nm, iki sany meşhur sary çyra, skandiniň spektral çyzyklary 361,3 ~ 424,7 nm, ultramelewşe we gök ýagtylyk zyňyndylary. Biri-biriniň üstüni ýetirýändigi sebäpli öndürilen açyk reňk ak reňkdir. Skandium natriý lampalarynyň ýokary ýagtylyk effekti, gowy açyk reňk, güýji tygşytlamak, uzak ömri we duman döwmek ukybynyň häsiýetleri barlygy sebäpli, telewizion kameralar, meýdançalar, sport meýdançalary we ýol yşyklary üçin giňden ulanylyp bilner, we üçünji nesil ýagtylyk çeşmeleri hökmünde bellidir. Hytaýda bu lampa görnüşi kem-kemden täze tehnologiýa hökmünde öňe sürülýär, käbir ösen ýurtlarda bu çyra 1980-nji ýyllaryň başynda giňden ulanylýar.
Skandiniň ikinji jadyly ýaragy, ýere ýaýran ýagtylygy ýygnap, adamzat jemgyýetini herekete getirmek üçin elektrik toguna öwrüp bilýän gün fotoelektrik öýjükleridir. Skandium, metal izolýator ýarymgeçiriji kremniniň gün öýjüklerinde we gün öýjüklerinde iň oňat barýer metaldyr.
Üçünji jadyly ýaragy γ şöhle çeşmesi diýilýär, bu jadyly ýarag öz-özünden ýagtylyp bilýär, ýöne bu ýagtylygy göz bilen kabul edip bolmaýar, bu ýokary energiýaly foton akymy. Adatça skandiniň ýeke-täk tebigy izotoplary bolan minerallardan 45Sc çykarýarys. Her 45Sc ýadrosynda 21 proton we 24 neýtron bar. Emeli radioaktiw izotop 46Sc, radiasiýa çeşmesi hökmünde ulanylyp bilner ýa-da zyýanly çişleriň radioterapiýasy üçin yzarlaýjy atomlar hem ulanylyp bilner. Yttrium gallium scandium garnet lazer ýaly programmalar hem bar,Skandium ftoridaýna infragyzyl optiki süýüm we telewizorda skandium bilen örtülen katod şöhle turbasy. Skandium ýagtylyk bilen doglan ýaly.
Garyndy senagaty
Alýumin garyndylaryny doping etmek üçin elementar görnüşindäki skandium giňden ulanylýar. Alýuminine birnäçe müňden gowrak skandiý goşulsa, täze al3Sc fazasy emele geler, bu alýumin garyndysynda Metamorfizm roluny ýerine ýetirer we garyndynyň gurluşyny we häsiýetlerini ep-esli üýtgeder. 0,2% ~ 0,4% Sc goşmak (bu öýde gowrulan gök önümleri garyşdyrmak üçin duz goşmagyň paýyna meňzeýär, diňe biraz zerur) garyndynyň gaýtadan dikeldiş temperaturasyny 150-200 by ýokarlandyryp, ýokary derejesini ep-esli ýokarlandyryp biler. - temperatura güýji, gurluş durnuklylygy, kebşirleýiş we poslama garşylyk. Şeýle hem ýokary temperaturada uzak möhletli iş wagtynda ýüze çykmak aňsat bolan siňdiriş hadysasyndan gaça durup biler. Güýçli we ýokary berklikli alýumin garyndysy, täze ýokary güýçli poslama çydamly kebşirlenýän alýumin garyndysy, täze ýokary temperaturaly alýumin garyndysy, ýokary güýçli neýtron şöhlelenmesine çydamly alýumin garyndysy we ş.m. howa giňişliginde, awiasiýa, gämilerde gaty özüne çekiji ösüş perspektiwalaryna eýe. ýadro reaktorlary, ýeňil ulaglar we ýokary tizlikli otlylar.
Skandium demir üçin ajaýyp üýtgeýjidir we az mukdarda skandium guýma demiriň berkligini we gatylygyny ep-esli ýokarlandyryp biler. Mundan başga-da, skandium ýokary temperaturaly wolfram we hrom erginleri üçin goşundy hökmünde hem ulanylyp bilner. Elbetde, skandium beýlekiler üçin toý eşiklerini taýýarlamakdan başga-da, ýokary ereýän nokady we dykyzlygy alýumine meňzeýär, şeýle hem skandium titanium ergini we skandium magniý garyndysy ýaly ýokary eriş nokadynda ýeňil erginlerde ulanylýar. Şeýle-de bolsa, ýokary bahasy sebäpli, adatça kosmos gämileri we raketalar ýaly ýokary derejeli önümçilik pudaklarynda ulanylýar.
Keramiki material
Skandium, bir madda, adatça garyndylarda ulanylýar we oksidleri keramiki materiallarda şuňa meňzeş usulda möhüm rol oýnaýar. Gaty oksid ýangyç öýjükleri üçin elektrod materialy hökmünde ulanyp boljak tetragonal zirkon keramiki materialy, daşky gurşawda temperaturanyň we kislorodyň konsentrasiýasynyň ýokarlanmagy bilen bu elektrolitiň geçirijiligi ýokarlanýan özboluşly bir aýratynlyga eýedir. Şeýle-de bolsa, bu keramiki materialyň kristal gurluşy durnukly bolup bilmeýär we önümçilik gymmaty ýok; Asyl häsiýetlerini saklamak üçin bu gurluşy düzedip biljek käbir maddalary doping etmeli. 6 ~ 10% Skandium oksidi goşmak, zirkony inedördül panjarada durnuklaşdyryp bilmek üçin beton gurluşa meňzeýär.
Şeýle hem dykyzlandyryjy we stabilizator hökmünde ýokary güýçli we ýokary temperatura çydamly kremniý nitrid ýaly in engineeringenerçilik keramiki materiallary bar.
Dykyzlandyryjy hökmünde,Skandium oksidiinçe bölejikleriň gyrasynda Sc2Si2O7 refrakter fazany emele getirip biler, şeýlelik bilen in engineeringenerçilik keramikasynyň ýokary temperatura deformasiýasyny azaldar. Beýleki oksidler bilen deňeşdirilende, kremniý nitridiň ýokary temperaturaly mehaniki häsiýetlerini has gowulaşdyryp biler.
Katalitik himiýa
Himiýa in engineeringenerçiliginde skandium köplenç katalizator hökmünde ulanylýar, Sc2O3 bolsa etanolyň ýa-da izopropanolyň suwsuzlanmagy we deoksidlenmegi, sirke kislotasynyň dargamagy we CO we H2-den etilen öndürmek üçin ulanylýar. Sc2O3-ni öz içine alýan Pt Al katalizatory, nebiti himiýa pudagynda agyr nebit wodorodlaşdyrmagy arassalamak we arassalamak üçin möhüm katalizator bolup durýar. Cumene ýaly katalitik döwüliş reaksiýalarynda Sc-Y zeolit katalizatorynyň işjeňligi Alýumin silikat katalizatorynyňkydan 1000 esse ýokarydyr; Käbir adaty katalizatorlar bilen deňeşdirilende, skandium katalizatorlarynyň ösüş perspektiwalary gaty ajaýyp bolar.
.Adro energiýasy senagaty
Temperatureokary temperaturaly reaktoryň ýadro ýangyjyna az mukdarda Sc2O3 UO2 goşmak, UO2-den U3O8 öwrülişigi sebäpli panjaranyň üýtgemeginden, göwrüminiň ýokarlanmagyndan we ýarylmagynyň öňüni alyp biler.
Uelangyç öýjügi
Şonuň ýaly-da, nikel aşgar batareýalaryna 2,5% -den 25% -e çenli skandium goşmak, hyzmat ediş möhletini artdyrar.
Oba hojalygy
Oba hojalygynda mekgejöwen, şugundyr, nohut, bugdaý we günebakar ýaly tohumlary Skandium sulfat bilen bejermek mümkin (konsentrasiýasy adatça 10-3 ~ 10-8mol / L, dürli ösümlikler üýtgeşik bolar) we gögermegi ösdürmegiň hakyky täsiri. gazanyldy. 8 sagatdan soň kökleriň we budlaryň gury agramy nahallar bilen deňeşdirilende degişlilikde 37% we 78% ýokarlandy, ýöne mehanizm henizem öwrenilýär.
Nielseniň Atom köpçülikleýin maglumatlarynyň bergisine bolan ünsünden şu güne çenli skandium diňe ýüz ýa-da ýigrimi ýyl bäri adamlaryň görüşine girdi, ýöne ýüz ýyllap skameýkada oturdy. Geçen asyryň ahyrynda maddy ylymlaryň güýçli ösmegi bilen oňa janlylyk getirdi. Häzirki wagtda seýrek ýer elementleri, şol sanda skandium, materiallar ylmynda gyzgyn ýyldyzlara öwrüldi, müňlerçe ulgamda hemişe üýtgeýän rol oýnady, her gün durmuşymyza has amatlylyk getirdi we ölçemek has kyn ykdysady gymmatlyk döretdi.
Iş wagty: Iýun-29-2023