SCandium, dengan simbol elemen SC dan nomor atom 21, mudah larut dalam air, dapat berinteraksi dengan air panas, dan mudah menjadi gelap di udara. Valensi utamanya adalah+3. Ini sering dicampur dengan gadolinium, erbium, dan elemen lainnya, dengan hasil rendah dan kandungan sekitar 0,0005% di kerak. Skandium sering digunakan untuk membuat kaca khusus dan paduan suhu tinggi yang ringan.
Saat ini, cadangan skandium yang terbukti di dunia hanya 2 juta ton, 90 ~ 95% di antaranya terkandung dalam bijih Bauksit, Fosfor dan Besi Titanium, dan sebagian kecil dalam Uranium, Thorium, Tungsten dan Bijih Bumi Langka, terutama didistribusikan di Rusia, Cina, Tajikistan, Madagaskar, Noragaskar, dan Norway lainnya. Cina sangat kaya akan sumber daya skandium, dengan cadangan mineral besar terkait dengan skandium. Menurut statistik yang tidak lengkap, cadangan skandium di Cina adalah sekitar 600.000 ton, yang terkandung dalam endapan baukit dan fosfor, porfiri dan endapan kuarsa tungsten vena titaum ore ore ore magnet di Mongolia di Mongolia, dan Panzani.
Karena kelangkaan skandium, harga skandium juga sangat tinggi, dan pada puncaknya, harga skandium meningkat hingga 10 kali lipat dari harga emas. Meskipun harga skandium telah turun, itu masih empat kali lipat dari harga emas!
Menemukan Sejarah
Pada tahun 1869, Mendeleev melihat celah dalam massa atom antara kalsium (40) dan titanium (48), dan memperkirakan bahwa ada juga elemen massa atom perantara yang belum ditemukan di sini. Dia memperkirakan bahwa oksidanya adalah x ₂ o Å. Skandium ditemukan pada tahun 1879 oleh Lars Frederik Nilson dari Uppsala University di Swedia. Dia mengekstraknya dari tambang emas langka hitam, bijih kompleks yang berisi 8 jenis oksida logam. Dia telah diekstraksiErbium (III) oksidadari bijih emas hitam langka, dan diperolehYtterbium (III) oksidaDari oksida ini, dan ada oksida lain dari elemen yang lebih ringan, yang spektrumnya menunjukkan bahwa itu adalah logam yang tidak diketahui. Ini adalah logam yang diprediksi oleh Mendeleev, yang oksidanyaSc₂o₃. Logam skandium itu sendiri diproduksiSkandium kloridaoleh peleburan elektrolitik pada tahun 1937.
Mendeleev
Konfigurasi Elektron
Konfigurasi Elektron: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D1
Skandium adalah logam transisi putih perak lembut dengan titik leleh 1541 ℃ dan titik mendidih 2831 ℃.
Untuk jangka waktu yang cukup lama setelah penemuannya, penggunaan skandium tidak ditunjukkan karena kesulitan dalam produksi. Dengan meningkatnya peningkatan metode pemisahan elemen tanah jarang, sekarang ada aliran proses yang matang untuk memurnikan senyawa skandium. Karena skandium kurang basa daripada yttrium dan lanthanide, hidroksida adalah yang terlemah, sehingga skandium yang mengandung mineral campuran bumi jarang akan dipisahkan dari unsur tanah jarang dengan metode “presipitasi langkah” ketika skandium (III) hidroksida diobati dengan amonia setelah ditransfer ke dalam solusi. Metode lainnya adalah memisahkan skandium nitrat dengan dekomposisi polar nitrat. Karena Skandium nitrat adalah yang termudah untuk membusuk, skandium dapat dipisahkan. Selain itu, pemulihan komprehensif skandium yang menyertainya dari uranium, thorium, tungsten, timah dan endapan mineral lainnya juga merupakan sumber penting skandium.
Setelah mendapatkan senyawa skandium murni, ia dikonversi menjadi SCCL Å dan dilebur dengan KCL dan LiCl. Seng cair digunakan sebagai katoda untuk elektrolisis, menyebabkan skandium mengendapkan pada elektroda seng. Kemudian, seng diuapkan untuk mendapatkan skandium logam. Ini adalah logam putih perak ringan dengan sifat kimia yang sangat aktif, yang dapat bereaksi dengan air panas untuk menghasilkan gas hidrogen. Jadi skandium logam yang Anda lihat dalam gambar disegel dalam botol dan dilindungi dengan gas argon, jika tidak skandium akan dengan cepat membentuk lapisan oksida kuning atau abu -abu, kehilangan kilau logam mengkilapnya.
Aplikasi
Industri pencahayaan
Penggunaan skandium terkonsentrasi ke arah yang sangat cerah, dan tidak berlebihan untuk menyebutnya putra cahaya. Senjata sulap skandium pertama disebut Skandium Sodium Lamp, yang dapat digunakan untuk membawa cahaya ke ribuan rumah tangga. Ini adalah lampu listrik logam halida: bohlam diisi dengan natrium iodida dan skandium triiodida, dan skandium dan foil natrium ditambahkan pada saat yang sama. Selama pelepasan tegangan tinggi, ion skandium dan ion natrium masing-masing memancarkan cahaya dari panjang gelombang emisi karakteristiknya. Garis spektral natrium adalah 589,0 dan 589,6 nm, dua lampu kuning terkenal, sedangkan garis spektral skandium adalah 361,3 ~ 424,7 nm, serangkaian emisi cahaya ultraviolet dan biru dekat. Karena mereka saling melengkapi, warna cahaya keseluruhan yang diproduksi adalah cahaya putih. Justru karena lampu natrium skandium memiliki karakteristik efisiensi bercahaya tinggi, warna cahaya yang baik, penghematan daya, umur layanan yang panjang, dan kemampuan pemecahan kabut yang kuat yang dapat banyak digunakan untuk kamera televisi, kotak, tempat olahraga, dan pencahayaan jalan, dan dikenal sebagai sumber lampu generasi ketiga. Di Cina, jenis lampu ini secara bertahap dipromosikan sebagai teknologi baru, sementara di beberapa negara maju, jenis lampu ini banyak digunakan pada awal 1980 -an.
Senjata sihir kedua dari skandium adalah sel fotovoltaik surya, yang dapat mengumpulkan cahaya yang tersebar di tanah dan mengubahnya menjadi listrik untuk mendorong masyarakat manusia. Skandium adalah logam penghalang terbaik dalam sel surya silikon isolator logam dan sel surya.
Senjata sulap ketiga disebut γ sumber sinar, senjata ajaib ini dapat bersinar dengan cerah, tetapi cahaya semacam ini tidak dapat diterima oleh mata telanjang, itu adalah aliran foton berenergi tinggi. Kami biasanya mengekstrak 45SC dari mineral, yang merupakan satu -satunya isotop skandium alami. Masing -masing nukleus 45SC mengandung 21 proton dan 24 neutron. 46SC, isotop radioaktif buatan, dapat digunakan sebagai sumber radiasi γ atau atom pelacak juga dapat digunakan untuk radioterapi tumor ganas. Ada juga aplikasi seperti yttrium gallium skandium garnet laser,Skandium fluorideSerat optik inframerah kaca, dan tabung sinar katoda berlapis skandium di televisi. Tampaknya skandium dilahirkan dengan kecerahan.
Industri paduan
Skandium dalam bentuk unsurnya telah banyak digunakan untuk doping paduan aluminium. Selama beberapa seribu skandium ditambahkan ke aluminium, fase AL3SC baru akan dibentuk, yang akan memainkan peran metamorfisme dalam paduan aluminium dan membuat struktur dan sifat perubahan paduan secara signifikan. Menambahkan 0,2% ~ 0,4% SC (yang benar-benar mirip dengan proporsi menambahkan garam untuk mengaduk sayuran di rumah, hanya sedikit yang diperlukan) yang dapat meningkatkan suhu rekristalisasi paduan sebesar 150-200 ℃, dan secara signifikan meningkatkan kekuatan suhu tinggi, stabilitas struktural, kinerja pengelasan, dan ketahanan korosi. Ini juga dapat menghindari fenomena embrittlement yang mudah terjadi selama pekerjaan jangka panjang pada suhu tinggi. Paduan aluminium yang berkekuatan tinggi dan ketangguhan tinggi, paduan aluminium yang tahan korosi berkekuatan tinggi baru, paduan aluminium suhu tinggi baru, paduan aluminium resisten neutron berkekuatan tinggi, dll., Memiliki prospek pengembangan yang sangat menarik dalam ruang angkasa, penerbangan, kapal, reakor nuklear, kendaraan ringan dan kendaraan ringan.
Skandium juga merupakan pengubah yang sangat baik untuk zat besi, dan sejumlah kecil skandium dapat secara signifikan meningkatkan kekuatan dan kekerasan besi cor. Selain itu, skandium juga dapat digunakan sebagai aditif untuk paduan tungsten dan kromium suhu tinggi. Tentu saja, selain membuat pakaian pernikahan untuk orang lain, Skandium memiliki titik peleburan yang tinggi dan kepadatannya mirip dengan aluminium, dan juga digunakan dalam paduan ringan yang tinggi seperti paduan skandium titanium dan paduan magnesium skandium. Namun, karena harganya yang tinggi, umumnya hanya digunakan di industri manufaktur kelas atas seperti angkutan ruang angkasa dan roket.
Bahan keramik
Skandium, satu zat, umumnya digunakan dalam paduan, dan oksidanya memainkan peran penting dalam bahan keramik dengan cara yang sama. Bahan keramik zirkonia tetragonal, yang dapat digunakan sebagai bahan elektroda untuk sel bahan bakar oksida padat, memiliki sifat unik di mana konduktivitas elektrolit ini meningkat dengan meningkatnya suhu dan konsentrasi oksigen di lingkungan. Namun, struktur kristal bahan keramik ini sendiri tidak dapat ada secara stabil dan tidak memiliki nilai industri; Penting untuk mendoping beberapa zat yang dapat memperbaiki struktur ini untuk mempertahankan sifat aslinya. Menambahkan 6 ~ 10% skandium oksida seperti struktur beton, sehingga zirkonia dapat distabilkan pada kisi persegi.
Ada juga bahan keramik rekayasa seperti nitrida silikon tahan tinggi dan suhu tinggi sebagai kepadatan dan penstabil.
Sebagai padufier,Skandium oksidadapat membentuk fase refraktori SC2SI2O7 di tepi partikel halus, sehingga mengurangi deformasi suhu tinggi keramik rekayasa. Dibandingkan dengan oksida lain, ini dapat lebih meningkatkan sifat mekanik suhu tinggi silikon nitrida.
Kimia Katalitik
Dalam rekayasa kimia, skandium sering digunakan sebagai katalis, sedangkan SC2O3 dapat digunakan untuk dehidrasi dan deoksidasi etanol atau isopropanol, dekomposisi asam asetat, dan produksi etilen dari CO dan H2. Katalis Pt Al yang mengandung SC2O3 juga merupakan katalis penting untuk pemurnian hidrogenasi minyak berat dan proses pemurnian dalam industri petrokimia. Dalam reaksi retak katalitik seperti cumene, aktivitas katalis zeolit SC-Y adalah 1000 kali lebih tinggi daripada katalis aluminium silikat; Dibandingkan dengan beberapa katalis tradisional, prospek pembangunan katalis skandium akan sangat cerah.
Industri energi nuklir
Menambahkan sejumlah kecil SC2O3 ke UO2 dalam bahan bakar nuklir reaktor suhu tinggi dapat menghindari transformasi kisi, peningkatan volume, dan retak yang disebabkan oleh konversi UO2 ke U3O8.
Sel bahan bakar
Demikian pula, menambahkan 2,5% hingga 25% skandium ke baterai nikel alkali akan meningkatkan masa pakai mereka.
Pemuliaan pertanian
Dalam pertanian, biji seperti jagung, bit, kacang polong, gandum dan bunga matahari dapat diobati dengan skandium sulfat (konsentrasi umumnya 10-3 ~ 10-8mol/L, tanaman yang berbeda akan memiliki berbeda), dan efek aktual dari mempromosikan perkecambahan telah tercapai. Setelah 8 jam, berat kering akar dan tunas meningkat masing -masing sebesar 37% dan 78% dibandingkan dengan bibit, tetapi mekanismenya masih diteliti.
Dari perhatian Nielsen terhadap hutang data massa atom hingga saat ini, Skandium telah memasuki visi orang hanya selama seratus atau dua puluh tahun, tetapi hampir duduk di bangku cadangan selama seratus tahun. Baru pada perkembangan sains material yang kuat pada akhir abad lalu membawa vitalitas kepadanya. Saat ini, elemen-elemen tanah jarang, termasuk skandium, telah menjadi bintang panas dalam sains material, memainkan peran yang selalu berubah dalam ribuan sistem, membawa lebih banyak kenyamanan bagi kehidupan kita setiap hari, dan menciptakan nilai ekonomi yang bahkan lebih sulit untuk diukur.
Waktu posting: Jun-29-2023