S칸디움요소 기호 SC와 21의 원자 수는 물에 쉽게 용해되어 뜨거운 물과 상호 작용할 수 있으며 공중에서 쉽게 어두워집니다. 주요 원자가는+3입니다. 그것은 종종 가돌리늄, 에르 비움 및 기타 요소와 혼합되며, 수율이 낮고 빵 껍질에서 약 0.0005%의 함량이 있습니다. 스칸듐은 종종 특수 유리와 가벼운 고온 합금을 만드는 데 사용됩니다.
현재, 전 세계에서 입증 된 스칸듐 매장량은 2 백만 톤에 불과하며, 90 ~ 95%는 보크 사이트, 인 포스 포 라이트 및 철 티타늄 광석에 포함되어 있으며 우라늄, 토륨, 텅스텐 및 희토류 광석에는 주로 러시아, 중국, 타지키스탄, 노르웨이 및 기타 국가에 배포됩니다. 중국은 스칸듐과 관련된 거대한 광물 매장량을 가진 스칸듐 자원이 매우 풍부합니다. 불완전한 통계에 따르면, 중국의 스칸디엄 매장량은 약 600000 톤이며, 남 중국의 보크 사이트 및 포스 포 라이트 퇴적물, 포르피리 및 석영 정맥 텅스텐 퇴적물, 남 중국의 희토류 퇴적물, Bayan Obo 희토류 철광석 퇴적물, 몽골 내부의 베이아 니움 (Panzhihua Vanadium)의 자석 퇴적물에 포함되어 있습니다.
스칸듐의 부족으로 인해 스칸디움의 가격도 매우 높으며 정점에 따라 스칸디움 가격은 금 가격의 10 배로 팽창되었습니다. Scandium의 가격이 하락했지만 여전히 금 가격의 4 배입니다!
역사 발견
1869 년, Mendeleev는 칼슘 (40)과 티타늄 (48) 사이의 원자 질량의 틈이 있음을 알았으며, 여기에는 발견되지 않은 중간 원자 질량 요소가있을 것으로 예측했습니다. 그는 산화물이 x ₂ o Å임을 예측했다. Scandium은 1879 년 스웨덴 웁살라 대학교의 Lars Frederik Nilson에 의해 발견되었습니다. 그는 8 가지 종류의 금속 산화물을 함유 한 복잡한 광석 인 검은 희귀 금광에서 그것을 추출했습니다. 그는 추출했다에르 비움 (III) 산화물검은 희귀 금 광석에서 얻은 것입니다Ytterbium (III) 산화물이 산화물로부터, 그리고 더 가벼운 요소의 또 다른 산화물이 있으며, 그의 스펙트럼은 그것이 알려지지 않은 금속임을 보여줍니다. 이것은 산화물이있는 Mendeleev가 예측 한 금속입니다.sc₂o₂. 스칸듐 금속 자체는 생산되었습니다스칸듐 클로라이드1937 년 전기 용융으로.
Mendeleev
전자 구성
전자 구성 : 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D1
Scandium은 1541 ℃의 용융점과 2831 ℃의 부드러운 은색 흰색 전이 금속이다.
발견 후 상당한 기간 동안, 스칸디움의 사용은 생산의 어려움으로 인해 입증되지 않았다. 희토류 요소 분리 방법의 개선이 증가함에 따라 이제 스칸디움 화합물을 정제하기위한 성숙한 공정 흐름이 있습니다. 스칸듐은 yttrium 및 lanthanide보다 알칼리성이 적기 때문에, 수산화물은 가장 약하기 때문에, 희토류 요소 혼합 미네랄은 스칸듐 (iii)이 용액으로 전달 된 후 암모니아로 처리 될 때“단계 침전”방법에 의해 희토류 요소와 분리 될 것이다. 다른 방법은 질산염의 극성 분해에 의해 질산염을 분리하는 것입니다. 질산염 스칸듐이 분해하기 가장 쉽기 때문에 스칸듐을 분리 할 수 있습니다. 또한 우라늄, 토륨, 텅스텐, 주석 및 기타 미네랄 퇴적물에서 동반 된 스칸듐의 포괄적 인 회복은 또한 중요한 스캔듐 공급원입니다.
순수한 스칸듐 화합물을 얻은 후, 이는 Sccl Å으로 전환되고 KCl 및 LICL로 녹은 CO. 용융 아연은 전기 분해의 음극으로 사용되어 스칸듐이 아연 전극을 침전시킵니다. 그런 다음, 아연을 증발시켜 금속 스칸듐을 얻습니다. 이것은 매우 활성화 된 화학적 특성을 가진 가벼운 은색 금속으로, 온수와 반응하여 수소 가스를 생성 할 수 있습니다. 따라서 그림에서 볼 수있는 금속 스캔듐은 병에 밀봉되어 아르곤 가스로 보호됩니다. 그렇지 않으면 스칸디움은 신속하게 어두운 노란색 또는 회색 산화물 층을 형성하여 반짝이는 금속 광택을 잃게됩니다.
응용 프로그램
조명 산업
스칸디움의 사용은 매우 밝은 방향으로 집중되어 있으며, 그것을 빛의 아들이라고 부르는 것은 과장이 아닙니다. 스칸듐의 첫 번째 마법 무기는 스칸듐 나트륨 램프라고하며, 이는 수천 가구에 빛을 가져 오는 데 사용할 수 있습니다. 이것은 금속 할라이드 전기광입니다. 전구는 요오드화 나트륨과 스칸듐 트리오 오디 이드로 채워져 있으며, 스칸듐과 나트륨 호일은 동시에 첨가됩니다. 고전압 배출 동안, 스칸듐 이온 및 나트륨 이온은 각각 특징적인 방출 파장을 방출한다. 나트륨의 스펙트럼 라인은 589.0 및 589.6 nm, 2 개의 유명한 노란색 조명이며, 스칸디움의 스펙트럼 라인은 361.3 ~ 424.7 nm이며, 일련의 자외선 및 청색광 방출입니다. 그들은 서로를 보완하기 때문에 생성 된 전체 광색은 흰색 빛입니다. 스칸듐 나트륨 램프는 빛나는 효율성, 우수한 조명, 파워 절약, 긴 서비스 수명 및 강한 안개 속성 능력이 텔레비전 카메라, 사각형, 스포츠 공연장 및 도로 조명에 널리 사용될 수 있으며 3 세대 광원으로 알려져 있기 때문입니다. 중국에서는 이러한 유형의 램프가 점차 새로운 기술로 홍보되고 있으며, 일부 선진국에서는이 유형의 램프가 1980 년대 초반부터 널리 사용되었습니다.
스칸디움의 두 번째 마법 무기는 태양 광 발전 세포로, 지상에 흩어져있는 빛을 모아서 전기로 바꾸어 인간 사회를 이끌 수 있습니다. 스칸듐은 금속 절연체 반도체 실리콘 태양 전지 및 태양 전지에서 가장 좋은 장벽 금속입니다.
세 번째 마법의 무기는 γ a ray 소스라고하며,이 마법 무기는 그 자체로 밝게 빛날 수 있지만, 이런 종류의 빛은 육안으로 받아 들일 수 없으며, 고 에너지 광자 흐름입니다. 우리는 보통 미네랄에서 45SC를 추출하는데, 이는 스칸듐의 유일한 자연 동위 원소입니다. 각각의 45SC 핵에는 21 개의 양성자와 24 개의 중성자가 들어있다. 인공 방사성 동위 원소 인 46SC는 γ 방사선 공급원으로 사용될 수 있으며, 트레이서 원자는 악성 종양의 방사선 요법에도 사용될 수 있습니다. Yttrium Gallium Scandium Garnet 레이저와 같은 응용 프로그램도 있습니다.스칸듐 불소텔레비전의 유리 적외선 광섬유 및 스칸듐 코팅 된 캐소드 광선 튜브. 스칸듐은 밝기로 태어난 것 같습니다.
합금 산업
원소 형태의 스칸듐은 알루미늄 합금을 도핑하는 데 널리 사용되었습니다. 수천 분의 1의 스칸듐이 알루미늄에 첨가되는 한, 새로운 AL3SC 상이 형성되며, 이는 알루미늄 합금에서 변성 역할을 수행하고 합금의 구조와 특성을 크게 변화시킬 것입니다. 0.2% ~ 0.4% SC (집에서 튀긴 채소를 저어주기 위해 소금을 첨가하는 비율과 유사하면 약간만 필요합니다)는 150-200 ℃만큼 합금의 재결정 화 온도를 증가시키고 고온 강도, 구조적 안정성, 용접 성능 및 부동성 내성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 또한 고온에서 장기 작업 중에 발생하기 쉬운 손잡이 현상을 피할 수 있습니다. 고강도 및 고강도 알루미늄 합금, 새로운 고 강성 부식성 용접 가능한 알루미늄 합금, 새로운 고온 알루미늄 합금, 고 강성 중성자 조사 저항성 알루미늄 합금 등은 항공 우주, 항공, 항공, 원발성 비가 및 경향이 높은 비중의 전망을 가지고 있습니다.
Scandium은 또한 철분의 탁월한 수정 자이며 소량의 Scandium은 주철의 강도와 경도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 또한, 스칸듐은 또한 고온 텅스텐 및 크롬 합금을위한 첨가제로 사용될 수있다. 물론, 다른 사람들을 위해 웨딩 의류를 만드는 것 외에도, 스칸듐은 융점이 높고 밀도는 알루미늄과 유사하며 스칸듐 티타늄 합금 및 스칸듐 마그네슘 합금과 같은 높은 융점 경량 합금에도 사용됩니다. 그러나 높은 가격으로 인해 일반적으로 우주 셔틀 및 로켓과 같은 고급 제조 산업에서만 사용됩니다.
세라믹 재료
단일 물질 인 Scandium은 일반적으로 합금에 사용되며 산화물은 세라믹 물질에서 유사한 방식으로 중요한 역할을합니다. 고체 산화물 연료 전지의 전극 재료로 사용될 수있는 정사각형 지르코니아 세라믹 물질은 환경에서 온도 및 산소 농도가 증가함에 따라이 전해질의 전도도가 증가하는 독특한 특성을 갖는다. 그러나,이 세라믹 물질 자체의 결정 구조는 안정적으로 존재할 수 없으며 산업적 가치가 없다. 원래 특성을 유지하기 위해이 구조를 고칠 수있는 일부 물질을 도핑해야합니다. 6 ~ 10% 산화 스칸듐을 첨가하는 것은 콘크리트 구조와 비슷하므로 정사각형 격자에서 지르코니아를 안정화시킬 수 있습니다.
또한 밀도 및 안정제로서 고강도 및 고온 저항성 실리콘 질화물과 같은 엔지니어링 세라믹 재료도 있습니다.
밀도로서산화 스칸듐미세 입자의 가장자리에서 내화 상 SC2SI2O7을 형성 할 수 있으며, 따라서 엔지니어링 세라믹의 고온 변형을 감소시킬 수 있습니다. 다른 산화물과 비교할 때, 그것은 질화 실리콘의 고온 기계적 특성을 더 잘 개선 할 수 있습니다.
촉매 화학
화학 공학에서, 스칸듐은 종종 촉매로 사용되는 반면, SC2O3은 에탄올 또는 이소프로판올의 탈수 및 탈산, 아세산의 분해 및 CO 및 H2로부터의 에틸렌의 생산에 사용될 수있다. SC2O3을 함유하는 PT AL 촉매는 또한 석유 화학 산업에서 중유 수소화 정제 및 정제 공정을위한 중요한 촉매이다. Cumene과 같은 촉매 균열 반응에서, Sc-y zeolite 촉매의 활성은 알루미늄 규산염 촉매의 활성보다 1000 배 더 높다; 일부 전통적인 촉매와 비교할 때, 스칸듐 촉매의 개발 전망은 매우 밝을 것입니다.
원자력 산업
고온 반응기 핵 연료에서 소량의 SC2O3을 UO2에 추가하면 UO2에서 U3O8 전환으로 인한 격자 변환, 부피 증가 및 균열을 피할 수 있습니다.
연료 전지
마찬가지로, 니켈 알칼리 배터리에 2.5% ~ 25%의 스칸디움을 추가하면 서비스 수명이 증가합니다.
농업 육종
농업에서 옥수수, 비트, 완두콩, 밀 및 해바라기와 같은 종자는 스칸듐 설페이트로 처리 될 수 있으며 (농도는 일반적으로 10-3 ~ 10-8mol/L, 식물이 다를 것입니다), 발아 촉진의 실제 효과가 달성되었습니다. 8 시간 후, 뿌리와 새싹의 건조 중량은 묘목과 비교하여 각각 37%와 78% 증가했지만 메커니즘은 여전히 연구 중입니다.
Nielsen의 관심에서 오늘날 원자 질량 데이터의 부채에 대한 Scandium은 100 년 또는 20 년 동안 사람들의 비전에 들어 왔지만 거의 백년 동안 거의 벤치에 앉아있었습니다. 지난 세기 후반에 재료 과학의 활발한 발전이 끝나기 전까지는 그에게 활력을 가져 왔습니다. 오늘날, 스칸디움을 포함한 희토류 요소는 재료 과학 분야에서 뜨거운 별이되어 수천 개의 시스템에서 끊임없이 변화하는 역할을 수행하고 매일 우리 삶에 더 편리하고 측정하기 어려운 경제적 가치를 창출했습니다.
후 시간 : Jun-29-2023