Skandiyumun kimyasal özellikleri. Skandiyum uygulaması

Skandiyum

SKANDYUM-BEN; M. Kimyasal element (Sc), metal gri yüksek mukavemet ve korozyon direnci ile.

◁ Skandiyum, ah, ah.

(lat. Skandiyum), kimyasal element Grup III periyodik tablo, nadir toprak elementlerini ifade eder. Adı, keşfedildiği İskandinav Yarımadası'ndan (enlem. İskandinavya) geliyor. Yoğunluk 3,02 g/cm3 T pl 1541°C. Yüksek mukavemet ve korozyon direncine sahip hafif alaşımların bileşeni, yüksek sıcaklıkta para-orto-hidrojen dönüşümü için katalizör, nükleer teknolojide nötron filtresi.

SCANDIUM (enlem. Scandium, İskandinavya onuruna - L.F. Nilsson'un anavatanı), Sc ("skandiyum" olarak okunur), atom numarası 21, atom kütlesi 44.9559 olan kimyasal bir element. Doğal skandiyum bir taneden oluşur kararlı izotop kütle numarası 45 olan. İki dış konfigürasyon elektronik katmanlar 3s 2 p 6 d 1 4s 2 . Oksidasyon durumları +1, +2, +3 (değerlik I, II, III). Skandiyum nadir bir toprak elementidir. Periyodik element tablosunun IIIB grubunda 4. periyotta yer alır. Atom yarıçapı 0,164 nm, Sc 3+ iyon yarıçapı 0,089 nm ( koordinasyon numarası 6). Ardışık iyonlaşma enerjileri 6.562, 12.8, 24.8, 74.2, 93.9 eV'dir. Pauling'e göre elektronegatiflik (santimetre. PAULING Linus) 1,3.
D. I. Mendeleev, 1871'de skandiyumun varlığını öne süren ilk kişiydi. (santimetre. MENDELEEV Dmitry Ivanovich). “Ekabor” adını önerdi ve yeni elementin bazı özelliklerini Rus Kimya Derneği dergisinde anlattı. (santimetre. Scandium, 1879'da İsveçli kimyager L. F. Nilsson tarafından keşfedildi. NILSON Lars Frederik) (santimetre. iterbiyum çalışırkenİTERBİYUM)
. Saf skandiyumun ilk örneği (%94'ün üzerinde) 1937'de elde edildi. , Yer kabuğundaki skandiyum içeriği kütlece %1.10-3'tür. Sc bir eser elementtir. Sc içeren 120'den fazla mineral bilinmektedir. En önemli içsel Sc mineralleri bazzit Sc 2 Be 3 Si 6 O 18 ve Eggonit ScPO 4 ·2H 2 O'dur. Sc nehir, yer altı ve deniz sularında küçük konsantrasyonlarda bulunur. Genellikle tungstene eşlik eder
Skandiyum elde edilirken W, Sn, Al, Ti ve V işleme atıkları asitler veya alkalilerle işlenir. Sc'nin daha fazla saflaştırılması ekstraksiyon yöntemleriyle gerçekleştirilir. Derin saflaştırma için Sc yüksek vakumda damıtılır. Metalik Sc, skandiyum florürün kalsiyum termal indirgenmesi yöntemiyle elde edilir:
2ScF 3 +3Ca=3CaF 2 +2Sc
veya oksidi: Sc 2 O 3 +3Ca=3CaO+2Sc
Skandiyum sarı renk tonuna sahip gümüşi bir metaldir. Sc'nin magnezyum kafesi gibi altıgen kafesli a-modifikasyonu 1336°C'ye kadar stabildir (santimetre. MAGNEZYUM), a = 0,33085 nm, c = 0,52680 nm, yoğunluk 2,989 kg/dm3. 1336°C'nin üzerinde kübik gövde merkezli kafes ile b-modifikasyonu stabildir. Erime noktası 1541°C, kaynama noktası 2837°C. Sc, yoğun koruyucu oksit filmi Sc 2 O 3 nedeniyle oda sıcaklığında havada stabildir. Sc'nin oksijenle yoğun reaksiyonu (santimetre. OKSİJEN) 200-250°C'de başlar. Sc 2 O 3 alkaliler ve oksitlerle etkileşime girdiğinde alkali toprak metalleri skandiatlar NaScO 2 veya CaSc 2 O 4, skandiyum oksit karışık oksitler 2Sc 2 O 3 ·3ZrO 2'yi oluşturur.
Skandiyum ısıtıldığında halojenlerle reaksiyona girer (santimetre. HALOJEN), hidrojen (santimetre. HİDROJEN), nitrojen (santimetre. AZOT), gri (santimetre. SÜLFÜR) ve fosfor (santimetre. FOSFOR). Sc 2 O 3 oksit zayıf bazik özelliklere sahiptir; amorf Sc(OH) 3 · nH 2 O bazına karşılık gelir, kristal hidroksit Sc(OH)3 ve ScО(ОН). Skandiyum hidroksitlerin özellikleri alüminyum hidroksite benzer. Skandiyum klorür ScCl 3, nitrat Sc(NO 3) 3, perklorat Sc(ClO 4) 3, sülfat Sc 2 (SO 4) 3 ve diğerleri sulu çözeltiler hidrolize edilir ve çözeltilerden hidratlar halinde salınır. Skandiyum alaşım katkı maddesi olarak kullanılır. Ferrit üretiminde skandiyum oksit kullanılır (santimetre. FERRİTLER), yapay garnetler (santimetre. EL BOMBALARI (sentetik)) seramik malzemelerin bir bileşeni olarak. Skandiyum ortofosfat, floresan bileşiklerin temelidir.

Ansiklopedik Sözlük . 2009 .

Diğer sözlüklerde "skandiyum" un ne olduğunu görün:

Bor grubundan serit ve gadolinit metali 1879 yılında Nilsson tarafından keşfedilmiştir. Sözlük yabancı kelimeler, Rus diline dahil. Chudinov A.N., 1910. Scandium (adını keşfin yapıldığı yer olan scandi(navia)) kimyasalından alır. element, sembol Sc (enlem. skandiyum) ... Rus dilinin yabancı kelimeler sözlüğü

- (Skandiyum), Sc, periyodik tablonun III. Grubunun kimyasal bir elementi, atom numarası 21, atom kütlesi 44.95591, nadir toprak elementlerine aittir; metal, erime noktası 1541shC. 1879'da İsveçli kimyager L. Nilsson tarafından keşfedildi... Modern ansiklopedi

- (lat. Scandium) Periyodik sistemin III. grubunun kimyasal bir elementi olan Sc, atom numarası 21, atom kütlesi 44.95591, nadir toprak elementlerine aittir. Adını keşfedildiği İskandinav Yarımadası'ndan (enlem. İskandinavya) almıştır. Yoğunluk 3,02 g/cm&destek3, tpl… … Büyük Ansiklopedik Sözlük

- (sembol Sc), grup III'ün gümüşi beyaz elementi periyodik tablo, metal. D. MENDELEEV tarafından (ekabor adı altında) tahmin edilmiştir. 1879'da keşfedildi. Tortveititte ve az miktarda diğer minerallerde bulunur. Dövülebilir... ... Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük

Sc (Latin Scandia Scandinavia'dan * a. scandium; n. Skandium; f. scandium; i. escandio), kimyasal. grup III periyodik elementi. Mendeleev'in sistemi; nadir toprak elementlerini ifade eder, at.n. 21, saat. m.44.9559. Doğal C. bir ile temsil edilir... ... Jeolojik ansiklopedi

SCANDIUM, scandia, pl. hayır kocam (kimya). Doğada serbest halde bulunmayan, yalnızca oksit halinde bulunan, formda olan nadir bir metal beyaz toz. (İskandinav yarımadasının adından.) Ushakov’un açıklayıcı sözlüğü. D.N. Ushakov. 1935… Ushakov'un Açıklayıcı Sözlüğü

- (Skandiyum), Peki kimya. grup III periyodik elementi. element sistemleri, at. 21 numara, en. kütle 44.95591, nadir toprak elementi. Doğada bir kararlı nüklit 45Sс ile temsil edilir. Yapılandırmaext. elektron kabukları 3s2p6d14s2.Enerji… … Fiziksel ansiklopedi

İsim, eş anlamlıların sayısı: 3 metal (86) ekabor (1) element (159) ASIS eşanlamlı sözlüğü. V.N... Eşanlamlılar sözlüğü

skandiyum- Sc Endüstriyel atıklardan elde edilen kimyasal element, ör. uranyum [A.S. İngilizce-Rusça enerji sözlüğü. 2006] Genel olarak enerji konuları Eş anlamlılar Sc EN scandium ... Teknik Çevirmen Kılavuzu

Skandiyum- (Skandiyum), Sc, periyodik tablonun III. Grubunun kimyasal bir elementi, atom numarası 21, atom kütlesi 44.95591, nadir toprak elementlerine aittir; metal, erime noktası 1541°C. 1879'da İsveçli kimyager L. Nilsson tarafından keşfedildi. ... Resimli Ansiklopedik Sözlük

SKANDYUM- kimya. element, sembol Sc (enlem. Scandium), at. N. 21, saat. m.44.96, nadir toprak elementlerine aittir; karakteristik sarı renk tonuna sahip gümüşi metal, yoğunluğu 3020 kg/m3, erime = 1541 °C, oldukça yüksek kimyasal özellikler sergiler. aktivite. Doğada... ... Büyük Politeknik Ansiklopedisi

Kitaplar

• Skandiyumun inorganik ve analitik kimyası, L. N. Komissarova. Monograf ana gruplar hakkındaki bilgileri özetler inorganik bileşikler skandiyum (metallerarası bileşikler, halojenürler ve tiyosiyanatlar dahil ikili oksijensiz bileşikler, karmaşık oksitler,…

Doğada olmak

Jeokimya ve Mineraloji

Yer kabuğundaki ortalama skandiyum içeriği 10 g/t'dir. Kimyasal olarak kapatın ve fiziksel özellikler skandiyum, itriyum, lantan ve lantanitlere. Tüm doğal bileşiklerde skandiyum, analogları alüminyum, itriyum, lantan gibi, üç pozitif değerlik sergiler, bu nedenle redoks süreçlerinde yer almaz. Skandiyum bir eser elementtir ve birçok mineralde bulunur. Aslında 2 skandiyum minerali bilinmektedir: tortveitit (Sc, Y) 2 Si 2 O 7 (%53,5'e kadar Sc 2 O 3) ve sterretit (kolbeckite Sc 2H 2 O (%39,2'ye kadar Sc 2 O 3). Nispeten küçük Konsantrasyonları yaklaşık 100 mineralde bulunur.

Skandiyumun özelliklerinin , , , 2+ , 2+ , TR (nadir toprak elementleri), , , , ,'ye yakın olması nedeniyle ana kütle bu elementleri içeren mineraller içinde dağılmıştır. TR grubunun elemanları için skandiyumun izovalent ikamesi, özellikle esas olarak itriyum minerallerinde meydana gelir (ksenotim, tothwaite'de Sc - Y birleşimi ve berilde Al'ın ikamesi). Piroksenler, amfiboller, olivin ve biyotitlerde Fe2+ ve magnezyumun skandiyum ile heterovalent yer değiştirmesi, mafik ve ultramafik kayaçlarda yaygın olarak gelişmiştir ve zirkonyumun geç evrelerde yer değiştirmesi yaygın olarak gelişmiştir. magmatik süreç ve pegmatitlerde.

Skandiyumun ana mineral taşıyıcıları: florit (%1'e kadar Sc 2 O 3), kasiterit (% 0,005-0,2), wolframit (% 0-0,4), ilmenorutil (% 0,0015-0,3), torianit (% 0,46 Sc 2 O) 3), samarskit (%0,45), viikit (%1,17), ksenotim (%0,0015-1,5), beril (%0,2), bazzit (skandiyum beril, %3-14,44). Magmatik kayaçların ve bunların damar türevlerinin oluşumu sırasında, skandiyumun büyük kısmı esas olarak magmatik kayaların koyu renkli minerallerinde dağılır ve magmatik sonrası oluşumların bireysel minerallerinde küçük bir dereceye kadar yoğunlaşır. En yüksek (30 g/t Sc 2 O 3) skandiyum konsantrasyonları, demir-magnezyum minerallerinin (piroksen, amfibol ve biyotit) başrol oynadığı ultrabazik ve bazik kayalarla sınırlıdır. Ortalama bileşime sahip kayalarda ortalama Sc 2 O 3 içeriği 10 g/t, asidik kayalarda ise 2 g/t'dir. Burada skandiyum ayrıca koyu renkli mineraller (hornblend, biyotit) içinde dağılmış ve muskovit, zirkon ve sfen içinde yerleşmiştir. Deniz suyundaki konsantrasyon 0,00004 mg/l'dir.

Mevduat

Tortveititin (skandiyum açısından en zengin mineral) en önemli yatakları Madagaskar ve Norveç'te bulunmaktadır.

Hikaye

Fiziksel özellikler

Kimyasal özellikler

Skandiyumun kimyasal özellikleri alüminyumunkine benzer. Çoğu bileşikte skandiyum +3'lük bir oksidasyon durumu sergiler. Kompakt metal, havaya maruz kaldığında yüzeyde bir oksit filmle kaplanır. Kırmızı ısıya ısıtıldığında flor, oksijen, nitrojen, karbon ve fosfor ile reaksiyona girer. Oda sıcaklığında klor, brom ve iyot ile reaksiyona girer. Seyreltilmiş ile reaksiyona girer güçlü asitler; konsantre oksitleyici asitler ve HF pasifleştirilir. Konsantre alkali çözeltilerle reaksiyona girer.

Sc 3+ iyonu renksizdir, diyamanyetiktir, sulu çözeltilerdeki koordinasyon sayısı 6'dır. Alüminyumda olduğu gibi skandiyum hidroksit amfoteriktir ve hem asit fazlasında hem de alkali fazlasında çözünür; seyreltik amonyak çözeltisiyle reaksiyona girmez. Skandiyum klorür, bromür, iyodür ve sülfat suda oldukça çözünür, çözelti kısmi hidroliz nedeniyle asidik bir reaksiyona sahiptir ve susuz tuzların hidrasyonuna hızlı ısı salınımı eşlik eder. Skandiyum florür ve fosfat suda çözünmez, ancak florür, fazla florür iyonlarının varlığında ScF 6 3-'yi oluşturmak üzere çözünecektir. Skandiyum karbür, nitrür, fosfit, sülfit ve karbonat su ile tamamen hidrolize edilir. Organik bileşikler Skandiyum termal olarak nispeten stabildir ancak su ve havayla şiddetli reaksiyona girer. Esas olarak Sc-C σ bağları kullanılarak oluşturulurlar ve alkil türevleri ve polimerik siklopentadienitler ile temsil edilirler.

Skandiyumun daha düşük oksidasyon durumlarına (+2, +1, 0) sahip bileşikler de bilinmektedir. En basitlerinden biri - koyu mavi sağlam CsScCl3. Bu madde skandiyum atomları arasında bağlar içerir. Skandiyum monohidrit ScH, gaz fazında yüksek sıcaklıklarda spektroskopik olarak gözlendi. Ayrıca organometalik bileşiklerde skandiyumun daha düşük oksidasyon durumları bulunur. .

Fiş

Külde önemli miktarda skandiyum kaynağı bulunduğuna dikkat edilmelidir. sert kömürler ve kömürün yapay sıvı yakıta dönüştürülmesi sırasında skandiyumun çıkarılmasına yönelik teknolojinin geliştirilmesi sorunu.

Dünya skandiyum kaynakları

Skandiyum eser miktarda litofil bir elementtir (element kayalar), bu nedenle, bu elementin ekstraksiyon teknolojisi için işlenmiş cevherlerden tamamen çıkarılması önemlidir ve skandiyum içeren cevherlerin metalurjisi geliştikçe yıllık üretim hacmi artacaktır. Aşağıda ana taşıyıcı cevherler ve bunlardan salınan ilgili skandiyumun kütlesi yer almaktadır:

• Boksitler - yılda 71 milyon ton işleniyor, 710-1420 ton miktarında ilişkili skandiyum içeriyor;
• Uranyum cevherleri - yılda 50 milyon ton, ilişkili skandiyum yılda 50-500 ton;
• İlmenitler - yılda 2 milyon ton, ilişkili skandiyum yılda 20-40 ton;
• Wolframitler - ilişkili skandiyum yılda yaklaşık 30-70 ton;
• Kasiteritler - yılda 200 bin ton, ilişkili skandiyum yılda 20-25 ton;
• Zirkonlar - yılda 100 bin ton, ilişkili skandiyum yılda 5-12 ton.

Kömürde skandiyum bulunur ve çıkarılması, 1990'larda başlatılan yüksek fırın demir cüruflarının işlenmesiyle gerçekleştirilebilir. son yıllar birçok gelişmiş ülkede.

Skandiyum üretimi ve tüketimi

Skandiyum (Sc)– nadir toprak metali, atom numarası 21, atom kütlesi 44,96, erime noktası 1539°C, yoğunluk 2,99 g/cm3.
Artan atom numarasına göre üçten ilki olan skandiyum, nadir toprak metalleri lantanitler (skandiyum, itriyum ve lantan) değil.
Scandium, D.I. Mendeleev tarafından tahmin edilenlerden biri. kimyasal elementler dayalı periyodik yasa ve bu, daha sonra, doğanın bu temel modelinin geçerliliğinin açık bir şekilde doğrulanmasıydı. Skandiyumun özellikleri - atom kütlesi, kimyasal bileşim tuzlarının oksitleri, yoğunluğu ve özellikleri, 1888'deki keşfinden sekiz yıl önce D.I. Mendeleev tarafından tahmin edilmiş ve bu elementin keşfi ve izolasyonundan sonra tamamen doğrulanmıştır.
Yer kabuğunda, içindeki kurşun içeriğine yakın olan oldukça fazla miktarda skandiyum (% 2,2x10-3) vardır, ancak oldukça dağılmıştır, bu da çıkarılmasını önemli ölçüde karmaşıklaştırır ve maliyetini artırır. Skandiyum, yalnızca bir doğal mineral olan tortveititin ana bileşenidir (%43'e kadar); diğer minerallerde (sterettit, kolbekit, bolsit) az miktarda bulunur. yüzde. Ayrıca demirde de bulunur uranyum cevherleri, düşük dereceli kömürlerde. Spektroskopik çalışmalar, bazı yıldızların bileşiminde önemli miktarlarda bunun olduğunu göstermiştir.
Skandiyum metali 1914'te çok iyi bir şekilde elde edildi. küçük miktar. Skandiyum hafif gümüşi bir metaldir, yumuşaktır, asitlerle iyi reaksiyona girer, havada zayıf bir şekilde oksitlenir, çok kırılgandır ve paramanyetik özelliklere sahiptir.

FİŞ.

Skandiyumun elde edilmesi çok emek yoğun, çok aşamalı bir süreçtir.
Skandiyum hidroksit ilk önce tungsten cevheri atıklarının yakılmasıyla elde edildiğinde, ardından su ve amonyak ilavesiyle sülfürik asitle işlendiğinde skandiyum elde etmek için bir yöntem vardır. Daha sonra hidroksit kurutulur, kalsine edilir (600-700°C) ve yabancı maddelerle birlikte skandiyum oksit elde edilir; bunlar daha sonra hidroklorik asit içinde çözülerek ve çeşitli fraksiyonlar izole edilerek uzaklaştırılır. Daha sonra karmaşık bir rafinasyon ve yeniden kalsinasyon işleminden sonra skandiyum oksit elde edilir.
Başka bir yöntem, skandiyum oksidin hidrojen florür ile işlenerek florüre dönüştürülmesini içerir. Bu işlem, Sc2O3'ün neredeyse tamamen ScF3'e dönüşmesiyle tekrar tekrarlanır. Skandiyum florür daha sonra kullanılarak indirgenir kalsiyum metali nötr bir atmosferde. Bundan sonra skandiyum metali ve cüruf karışımı yeniden eritilir ve vakumda ayrılır ve ardından vakumlu damıtma işlemi gerçekleştirilir, ardından %95 içerikli skandiyum elde edilir ve daha sonra bu işlem yapılır. karmaşık süreçler%99'a getirildi.

BAŞVURU.

Metalurji. Yüksek erime noktasına sahip bir metal olan skandiyum, refrakter alaşımların üretiminde mikroligatürlerde kullanılır. Skandiyum oksit, yüksek alaşımlı çeliklerin dökümü sırasında çelik dökme potalarının üretiminde kullanılır. Skandiyum, alüminyum alaşımlarına ilave güç kazandırır. Skandiyum-46 izotopu metalurjideki süreçleri kontrol etmek için kullanılır.

• Roket ve uçak imalatı. Skandiyum, yüksek mukavemetli alüminyum yapı malzemeleri oluşturmak için kullanılır, çünkü Mikro ligatürlerin bir parçası olarak skandiyum ile alaşımlanan alaşımlar düşük yoğunluğa ve yüksek erime noktasına sahiptir.

• Bilgisayar teknolojisi. Mikro katkı maddeleri formundaki skandiyum, bilgisayar bellek elemanları için ferritler oluşturmak için kullanılır.

• Fosforlar. Fosforların bileşimindeki skandiyumun mikro katkı maddeleri, parlaklıklarının verimliliğini arttırır. Floresan lambaların üretiminde, elektron ışını cihazları için ekranlar ve X-ışını makineleri için ekranlar oluşturmak için kullanılır.

• Cam ve seramik üretimi. Cam ve seramik ürünlerdeki skandiyumun mikro katkı maddeleri, onlara yüksek derecede ısı direnci ve termal şoklara karşı direnç kazandırır.

• Nükleer enerji. Nükleer reaktörlerin elemanlarına eklenen skandiyum mikro katkı maddeleri, onlara nötron moderatörleri olarak oldukça etkili özellikler kazandırır.

• Her şeyden önce, yüksek ısı direnci ile hafifliğin nadir bir kombinasyonuna sahiptir. Alüminyumun yoğunluğu 2,7 g/cm3, erime noktası ise 660°C'dir. santimetreküp skandiyum 3,0 g ağırlığındadır ve bu metalin erime noktası 1539 ° C'dir. Çeliğin yoğunluğu (markaya bağlı olarak) 7,5-7,9 g/cm3 aralığında değişir, erime sıcaklıkları oldukça geniş bir aralıkta değişir (saf çelik) 1530°C'de, 9° daha düşük sıcaklıkta erir).

  Bunların karşılaştırılması en önemli özellikler Skandiyum ve en önemli iki metal modern teknoloji açıkça 21 numaralı elemanın lehinedir. Ayrıca mükemmel mukavemet özelliklerine ve önemli kimyasal ve korozyon direncine sahiptir.

  Bu özellikleri sayesinde havacılık ve roketçilikte önemli bir yapısal malzeme haline gelebilir. ABD'de bu amaçlarla skandiyum metali üretilmeye çalışıldı, ancak skandiyum roketinin çok pahalı olacağı ortaya çıktı. Bireysel skandiyum parçaları bile maliyetini büyük ölçüde artırdı.

  Metalurjide skandiyum için uygulamalar bulmaya çalıştılar. Dökme demir, çelik ve titanyum-alüminyum alaşımlarına alaşım katkı maddesi olarak kullanılması umuluyordu. Bazı durumlarda cesaret verici sonuçlar elde edildi. Örneğin %1 skandiyum ilavesi alaşımın mukavemetini bir buçuk kat arttırdı. Ancak yüzde birkaç metalik skandiyum bile alaşımı çok pahalı hale getiriyordu...

  Ferrit içerenler böyle görünüyor. Boyutları hakkında fikir vermek için ferritlerin madalyonun yanında fotoğrafı çekildi. Kopeck değil, metal ruble tesadüfen seçilmedi; bize skandiyumun hâlâ en pahalı metallerden biri olmaya devam ettiğini hatırlatıyor gibi görünüyor

  Skandiyumun hem nükleer teknolojide hem de kimya endüstrisindeki uygulamalarını aradılar, ancak her durumda çok haneli fiyatlar 24 numaralı elementin avantajlarını boşa çıkardı.

  Skandiyum oksit saf metalden birkaç kat daha ucuz olduğundan, bazı durumlarda kullanımı ekonomik olarak haklı gösterilebilir. Bu göze çarpmayan, çok sıradan görünen tozun metalin kendisi kadar bariz avantajları yoktu ama...

  60'ların ortalarından beri. Skandiyum oksit, yüksek hızlı bellek elemanları için ferritlerin bir bileşeni olarak kullanılır bilgisayarlar bazı türler. Skandiyum oksit, boksit, kalay, uranyum, tungsten ve titanyum cevherlerinin karmaşık işlenmesinden elde edilir.

  Skandiyumun kendisi (ve ona dayalı olanlar) hala geleceğin metali olmaya devam ediyor: elbette iyi, ama çok pahalı. Ancak uzmanlar, gelecekte bu metalin 20. yüzyılın ikinci yarısında olduğu gibi ilerleyebileceğini göz ardı etmiyor. komşusu geçti periyodik tablo - .

  PERİYODİK KANUNUN ONAYI. Mendeleev, periyodik yasaya dayanarak yaptığı tahminleri keşifleriyle doğrulayan bilim adamlarını, periyodik elementler sisteminin "doğrulayıcıları" ve "güçlendiricileri" olarak adlandırdı. Her şeyden önce, bu "unvanlar", minerallerde Mendeleev'in öngördüğü elementler olan ekaaluminyum, ekaboron ve ecasilicon'u keşfeden üç bilim adamı tarafından kazanılmıştı.

  "Onaylayanların" ilki, bilindiği gibi, Fransız kimyager Lecoq de Boisbaudran'dı - 1875'te çinko blende'de eka-alüminyum buldu.

  Nilsson ikinci oldu. Boisbaudran'ın keşfinden dört yıl sonra, oksenit mineralinde Mendeleev'in tahmin ettiği ekaboron'u keşfedecek kadar şanslıydı. Ve yedi yıl sonra, Alman bilim adamı Clemens Winkler ilk olarak eca-silikonu elde etti.

  Sert Gotland adasının yerlisi olan İsveçli Lare Frederik Nilsson, çok yönlü eğitimli bir bilim insanıydı; Uppsala Üniversitesi'nde kimya, jeoloji ve biyoloji okudu. Birinci sınıf eğitim ve doğal yeteneğe ek olarak, bilimdeki başarısına son derece önemli iki durum daha katkıda bulundu: gençliğinde olağanüstü İsveçli kimyager Jens Jakob Berzelius'un önderliğinde yaptığı çalışmalar ve Mendeleev'in, bilimi güçlendiren periyodik yasayı keşfetmesi. Dünyanın dört bir yanındaki bilim insanları kimyasal kıtanın bir haritasını sunuyor.

  Nilsson en önemlisi okudu nadir elementler. 21 numaralı element olan skandiyumun keşfinin yanı sıra en büyük başarısı, 1884 yılında berilyumun doğru atom ağırlığının (İsveçli kimyager O. Peterson ile birlikte) belirlenmesiydi.

  Nilsop, hayatının son 17 yılında Stockholm Tarım Akademisi'nde profesörlük yaptı. İsveç'teki ve özellikle de memleketi Gotland'daki tarlaların verimliliğini artırmak için çok şey yaptı.

  SKANDYUM VE FOSFOR. Fosforlar (fosforla karıştırılmamalıdır) karanlıkta oldukça uzun süre parlayabilenlerdir. Bu maddelerden biri çinko sülfür ZnS'dir. Kızılötesi ışınlarla ışınlarsanız, ışınlama durduktan sonra uzun süre parlamaya ve parlamaya başlar. Bakırla aktifleştirilen çinko sülfite skandiyum ilavesinin normalden daha parlak bir parlaklık ürettiği tespit edilmiştir. Skandiyum ayrıca diğer fosforların, özellikle magnezyum oksit MgO'nun parlaklığını da arttırır.

  HAVAYI TEMİZ TUTMAK İÇİN. Plastiklerin, böcek öldürücülerin ve çözücülerin üretimi oldukça önemli

  miktarlar hidrojen klorür. Bu zehirli gaz atmosfere salınması kabul edilemez.

  Elbette onu suyla bağlayıp üretmek mümkün olurdu. hidroklorik asit ancak bu yöntemi kullanarak asit elde etmek, en hafif tabirle, oldukça pahalıya mal olur. Hidrojen klorürün katalitik ayrışması yöntemi 100 yıldan fazla bir süre önce önerilmiş olmasına rağmen, HC1'in elektroliz yoluyla ayrışması da büyük masraflar gerektirdi. Katalizör klorürdü. Ancak bu işlem ancak 430-475°C'de etkili olmuştur. Ve bu koşullar altında katalizör buharlaşır... Bir çözüm bulundu: Ana katalizöre mikro miktarlarda itriyum, zirkonyum, toryum, uranyum ve skandiyum klorürler eklendi - bakır klorür. Böyle bir katalizörle hidrojen klorürün ayrışma sıcaklığı 330-400 ° C'ye düştü ve bakır klorürün buharlaşması önemli ölçüde azaldı. Yeni katalizör eskisinden çok daha uzun süre dayanır ve üzerindeki hava kimyasal tesisler Zararlı hidrojen klorürden güvenilir şekilde arıtılmıştır.

  THAMES AĞZINDA SKANDYUM. Radyoaktif izotop ile İskandinavya atom kütlesi 1954-1955'te 46. Thames Halici'ndeki alüvyonun hareketini belirlemek için kullanılır. Skandiyum-46 içeren tuz, kırılmış camla karıştırılarak deniz deposundaki bir konteynere indirildi. Orada kap açıldı ve yoğunluğu çamurun yoğunluğuna karşılık gelen karışım tabana dağıldı. Tekneden gelen radyasyon özel bir cihazla tespit edildi. Scandium-46, oldukça yoğun radyasyona sahip olması ve bu tür araştırmalar için ideal yarılanma ömrüne (83,9 gün) sahip olması nedeniyle seçildi. Ne oldu? En Thames nehrinin denize taşıdığı çamur kısa sürede nehir yatağına geri döner. geliştirmem gerekiyordu yeni teknoloji nehir ağzını tortulardan temizlemek. Skandiyum izotopu kullanılarak denizdeki silt ve çakılların hareketinin incelenmesi Polonya ve Fransa'da da gerçekleştirildi.

  Atom yarıçapı 162:00 İyonlaşma enerjisi
  (ilk elektron) 630,8 (6,54) kJ/mol (eV) Elektronik konfigürasyon 3 boyutlu 1 4s 2 Kimyasal özellikler Kovalent yarıçap 144:00 İyon yarıçapı (+3e) 72.3 Elektronegatiflik
  (Pauling'e göre) 1,36 Elektrot potansiyeli 0 Oksidasyon durumları 3 Basit bir maddenin termodinamik özellikleri Yoğunluk 2,99 g/cm³ Molar ısı kapasitesi 25,51 J/(K mol) Isı iletkenliği 15,8 W/(m·K) Erime noktası 1 814 bin Erime Isısı 15,8 kJ/mol Kaynama noktası 3 110 bin Buharlaşma ısısı 332,7 kJ/mol Molar hacim 15,0 cm³/mol Basit bir maddenin kristal kafesi Kafes yapısı altıgen (α-Sc) Kafes parametreleri a=3,309 c=5,268 (α-Sc) Å c/a oranı 1,592 Debye sıcaklığı yok K

  Sc	21
  44,95591
  3 boyutlu 1 4s 2
  Skandiyum

  Skandiyum- eleman yan alt grupüçüncü grup, D.I. Mendeleev'e göre periyodik kimyasal elementler sisteminin dördüncü periyodu, atom numarası 21. Sc sembolüyle gösterilir (lat. Scandium). Basit madde skandiyum (CAS numarası: 7440-20-2), karakteristik sarı renk tonuna sahip açık gümüş bir metaldir. İki kristal modifikasyonu mevcuttur: altıgen magnezyum tipi kafesli α-Sc, vücut merkezli kübik kafesli β-Sc, α↔β geçiş sıcaklığı 1336 °C.

  Hikaye

  Element D.I. Mendeleev (eka-bor olarak) tarafından tahmin edildi ve 1879'da İsveçli kimyager Lars Nilsson tarafından keşfedildi.

  İsmin kökeni

  L. Nilsson, elemente İskandinavya'nın adını verdi.

  Fiziksel özellikler

  Skandiyum, karakteristik sarı renk tonuna sahip açık gümüş renkli bir metaldir. İki kristal modifikasyonda mevcuttur: magnezyum benzeri altıgen kafesli α-Sc (a=3,3085 Å; c=5,2680 Å; z=2; uzay grubu) P6 3/mmc), kübik gövde merkezli kafesli β-Sc, α↔β geçiş sıcaklığı 1336 °C, ΔH geçişi 4,01 kJ/mol. Erime noktası 1541 °C, kaynama noktası 2837 °C. Skandiyum, saflığı %99,5 veya daha yüksek olan (O2 yokluğunda) yumuşak bir metaldir ve kolaylıkla işlenebilmektedir.

  Kimyasal özellikler

  Fiş

  Kömür külünde önemli miktarda skandiyum kaynağı bulunduğunu ve kömürü yapay sıvı yakıta dönüştürürken skandiyumun çıkarılmasına yönelik teknolojinin geliştirilmesi sorununun olduğu unutulmamalıdır.

  Dünya skandiyum kaynakları

  Skandiyum dağınık bir litofil elementtir (kaya elementi), bu nedenle bu elementin ekstraksiyon teknolojisi için işlenmiş cevherlerden tamamen çıkarılması önemlidir ve skandiyum içeren cevherlerin metalurjisi geliştikçe yıllık üretim hacmi artacaktır. Aşağıda ana taşıyıcı cevherler ve bunlardan salınan ilgili skandiyumun kütlesi yer almaktadır:

  • Boksitler - yılda 71 milyon ton işleniyor, 710-1420 ton miktarında ilişkili skandiyum içeriyor;
  • Uranyum cevherleri - yılda 50 milyon ton, ilişkili skandiyum yılda 50-500 ton;
  • İlmenitler - yılda 2 milyon ton, ilişkili skandiyum yılda 20-40 ton;
  • Wolframitler - ilişkili skandiyum yılda yaklaşık 30-70 ton;
  • Kasiteritler - yılda 200 bin ton, ilişkili skandiyum yılda 20-25 ton;
  • Zirkonlar - yılda 100 bin ton, ilişkili skandiyum yılda 5-12 ton.

  Toplamda yüzden fazla skandiyum içeren mineral bilinmektedir; kendi mineralleri (tortveit, jervisit) çok nadirdir.

  Kömürde skandiyum mevcuttur ve bunun çıkarılması için, son yıllarda birçok gelişmiş ülkede uygulanmaya başlanan yüksek fırın demir dökümhanesi cüruflarının işlenmesi mümkündür.

  Skandiyum üretimi ve tüketimi

  1988'de dünya skandiyum oksit üretimi:

  Ülke	Üretim hacmi, daha az değil kg/yıl
  Çin	50
  Fransa	100
  Norveç	120
  Amerika	500
  Japonya	30
  Kazakistan	700
  Ukrayna	610
  Rusya	958

  Rusya ve eski Sovyetler Birliği'ndeki muazzam skandiyum kaynaklarını hesaba katmak gerekir (üretim verileri çok dağınıktır, ancak bağımsız uzmanlara göre üretim hacimleri resmi dünya üretimine eşit veya onu aşmaktadır). Genel olarak bağımsız uzmanlara göre şu anda ana skandiyum (skandiyum oksit) üreticileri Rusya, Çin, Ukrayna ve Kazakistan'dır. ABD, Japonya ve Fransa'da basında yayınlanan skandiyum/skandiyum oksit hacimleri çoğunlukla ikincil metal ve dünya pazarından satın alınan metallerdir. İÇİNDE belli bir dereceye kadarÖnümüzdeki yıllarda Avustralya, Kanada ve Brezilya'dan önemli miktarda skandiyum hammaddesi bekleniyor.

  Ayrıca Moğolistan'da skandiyum içeren nadir toprak hammadde rezervlerinin de bulunduğunu belirtmek gerekir. umut verici kaynak Skandiyum endüstrisi için skandiyum ve skandiyum metalurjisinin gelişimi.

  Skandiyum güvenli bir şekilde 21. yüzyılın metali olarak adlandırılabilir ve üretiminde keskin bir artış, artan fiyatlar ve işleme nedeniyle talep tahmin edilebilir. büyük miktar sıvı yakıt için taş kömürleri (özellikle Rus taş kömürlerinin işlenmesi). Son beş yılda, dünya pazarında metal skandiyum fiyatları kg başına 12 ila 20 bin dolar arasında dalgalandı (zaman zaman skandiyum ve oksit fiyatlarında keskin sıçramalar oldu ve bu durum şu açıdan açıklanamaz: uzmanların görüşüne göre, örneğin 1991'de Gorny ABD Bürosu'na göre, skandiyum oksitin kg başına 3.500 $ (%99.9), 10.000 $/kg (%99.999), metal tozu 250 mikron (%99.9 damıtık) - 296.000 $/kg, dendrit parçaları (%99,9) - metalin saflığına bağlı olarak 248.000 ABD Doları/kg ve skandiyum oksit ortalama 3.500 ABD Doları/kg).

  Başvuru

  Skandiyum monoizotopik bir elementtir ve %100 skandiyum-45 atomlarından oluşur.

  Metalurji

  Skandiyumun mikroalaşım safsızlığı formunda kullanılması, pratik olarak önemli bazı alaşımlar üzerinde önemli bir etkiye sahiptir; örneğin, alüminyum-magnezyum alaşımlarına %0,4 skandiyum eklenmesi, çekme mukavemetini %35 artırır ve akma mukavemetini %35 artırır. %65-84 ve aynı zamanda bağıl uzama %20-27 düzeyinde kalmaktadır. Kroma %0,3-0,67 oranında ilave edilmesi, 1290°C sıcaklığa kadar oksidasyona karşı direncini artırır ve "nikrom" gibi ısıya dayanıklı alaşımlar ve bu alanda skandiyum kullanımı üzerinde benzer ancak daha belirgin bir etkiye sahiptir. itriyumdan çok daha etkilidir. Skandiyum oksit, yüksek sıcaklık seramiklerinin üretimi için diğer oksitlere göre bir dizi avantaja sahiptir, çünkü skandiyum oksidin gücü ısıtıldığında artar ve 1030 °C'de maksimuma ulaşır, aynı zamanda skandiyum oksit minimum termal iletkenliğe sahiptir ve Termal şoka karşı en yüksek direnç. Yttrium scandate, yüksek sıcaklıklarda çalışan yapılar için en iyi malzemelerden biridir. Optoelektronik için almanat camların üretiminde sürekli olarak belirli bir miktarda skandiyum oksit tüketilir.

  Skandiyum alaşımları

  Skandiyumun hacim açısından ana uygulaması, yüksek mukavemetli malzemelerin gerekli olduğu her yerde, spor ekipmanlarında (motosikletler, beyzbol sopaları vb.) kullanılan alüminyum-skandiyum alaşımlarında kullanılmasıdır. Skandiyum alüminyumla alaşımlandığında ilave güç ve işlenebilirlik sağlar. Saf skandiyumun gerilme mukavemeti yaklaşık 400 MPa'dır (40 kg/mm), örneğin titanyum için 250-350 MPa ve alaşımsız itriyum için 300 MPa'dır. Skandiyum alaşımlarının havacılık ve roketçilikte kullanılması, nakliye maliyetini önemli ölçüde azaltacak ve işletim sistemlerinin güvenilirliğini keskin bir şekilde artıracak; aynı zamanda skandiyum fiyatlarının düşmesi ve otomobil motorlarının üretiminde kullanılmasıyla, aynı zamanda önemli ölçüde artacaktır. hizmet ömrünü ve kısmen de verimliliğini artırır. Skandiyumun güçlendirilmesi de çok önemlidir. alüminyum alaşımları hafniyum katkılı. Skandiyumun önemli ve pratik olarak keşfedilmemiş bir uygulama alanı, alüminyumun itriyum ile alaşımlanması gibi, saf alüminyumun skandiyum ile alaşımlanmasının da tellerin elektrik iletkenliğini arttırması ve keskin bir güçlendirme etkisine sahip olmasıdır. büyük beklentiler böyle bir alaşımın elektriğin (elektrik hatları) iletimi için kullanılması için. Skandiyum alaşımları güdümlü füzelerin üretiminde en umut verici malzemelerdir. Bir dizi özel skandiyum alaşımı ve skandiyum bağ kompozitleri, siborgların iskeletinin tasarlanması alanında oldukça umut vericidir. Son yıllarda, bazı örnekleri 700 kg/mm'nin üzerinde (7000 MPa'nın üzerinde) dayanıklılık gösteren bazı süper güçlü maraging çeliklerinin üretiminde skandiyumun (ve kısmen itriyum ve lutesyumun) önemli rolü ortaya çıkmıştır.

  Süper sert malzemeler

  Skandiyum süper sert malzemeler üretmek için kullanılır. Örneğin, titanyum karbürün skandiyum karbür ile alaşımlanması mikro sertliği çok keskin bir şekilde (2 kat) arttırır, bu da bunu sağlar. yeni malzeme Sertlik bakımından elmastan (yaklaşık 98,7 - 120 GPa), bor nitrürden (borazon), (yaklaşık 77-87 GPa), bor-karbon-silisyum alaşımından (yaklaşık 68-77 GPa) ve bor karbürden (43,2 - 52 GPa), silisyum karbür (37 GPa), skandiyum karbür ve titanyum karbür alaşımının mikro sertliği yaklaşık 53,4 GPa'dır (titanyum karbür için örneğin 29,5 GPa). Mukavemet ve ısı direnci açısından benzersiz özelliklere sahip olan berilyumlu skandiyum alaşımları özellikle ilgi çekicidir.

  Örneğin, skandiyum berilit (1 skandiyum atomu ve 13 berilyum atomu) yoğunluk, dayanıklılık ve yüksek erime noktası açısından en uygun kombinasyona sahiptir ve en iyi malzeme havacılık teknolojisinin inşası için bu bakımdan en iyi alaşımları geride bırakıyor insanlığın bildiği titanyum bazlı ve bir dizi kompozit malzeme (karbon ve bor filamentlerine dayalı bir dizi malzeme dahil).

  Mikroelektronik

  Skandiyum oksit (erime noktası 2450°C) hayati rol süper bilgisayarların üretiminde: düşük indüksiyonlu ferritler, bilgi depolama cihazlarında kullanıldığında, azalma nedeniyle veri değişim hızının birkaç kat artırılmasını mümkün kılar. artık indüksiyon 2 - 3 KGauss'tan 0,8 - 1 KGauss'a kadar.)

  Işık kaynakları

  Yüksek yoğunluklu aydınlatma elemanlarının üretiminde yılda yaklaşık 80 kg skandiyum (Sc 2 O 3'ten oluşur) kullanılıyor. Güneşe yakın çok gerçekçi yapay ışık kaynakları üreten ve televizyon kamerasıyla çekildiğinde iyi renk sunumu sağlayan cıva gaz lambalarına skandiyum iyodür eklenir.

  Skandiyum izotopları

  Radyoaktif izotop Sc-46 (yarı ömrü 83,83 gün), petrol rafineri endüstrisinde metalurjik süreçleri kontrol etmek ve kanserli tümörleri tedavi etmek için bir "etiket" olarak kullanılır.

  İzotop skandiyum-47 (yarılanma ömrü 3,35 gün) en iyi pozitron kaynaklarından biridir.

  Nükleer güç

  Nükleer endüstri, güçlü ve kompakt nötron jeneratörlerinde mükemmel bir nötron moderatörü ve bir hedef (güçlendirici) olan skandiyum hidrit ve döteriti başarıyla kullanır.

  Skandiyum diborür (erime noktası 2250 °C), katot malzemesinin yanı sıra ısıya dayanıklı alaşımların bir bileşeni olarak kullanılır elektronik cihazlar. Nükleer endüstride, skandiyum berilid bir nötron reflektörü olarak kullanılır ve özellikle bu malzeme ve itriyum berilid, bir atom bombasının tasarımında bir nötron reflektörü olarak önerilmiştir.

  İlaç

  Skandiyum oksit tıpta (yüksek kaliteli protezler) önemli bir rol oynayabilir.

  Lazer malzemeleri

  Yüksek sıcaklıkta süperiletkenlik, lazer malzemelerinin üretimi (HSGG). Galyum-skandiyum-gadolinyum garnet, krom ve neodimyum iyonlarıyla katkılandığında, ultra güçlü lazer sistemlerinin oluşturulması için çok iyimser ön koşullar sağlayan ultra kısa darbeler üretme frekans modunda% 4,5 verimlilik elde etmeyi ve parametreleri kaydetmeyi mümkün kıldı. çok yakın gelecekte saf döteryuma (ataletsel füzyon) dayalı termonükleer mikro patlamalar üretilecek. Örneğin önümüzdeki 10-13 yıl içinde, gelişmiş ülkelerde uçak ve helikopterler için lazer aktif savunma sistemlerinin geliştirilmesinde ve donatılmasında GSGG ve skandiyum borat bazlı lazer malzemelerinin öncü rol oynaması bekleniyor. bu, helyum-3 (Ay'da mayınlı) kullanılarak büyük ölçekli termonükleer enerjinin geliştirilmesi, helyum-3 ile karışımlarda, bir lazer termonükleer mikro patlama zaten elde edilmiştir.

  Güneş panelleri üretimi

  Holmiyum oksit ile alaşımlı skandiyum oksit, silikon bazlı foto dönüştürücülerin üretiminde kaplama olarak kullanılır. Bu kaplama geniş bir şeffaflık aralığına (400-930 nm) sahiptir ve silikondan gelen ışığın spektral yansımasını %1-4'e düşürür ve böyle modifiye edilmiş bir fotoselde kullanıldığında kısa devre akımı %35-70 oranında artar, bu da foto dönüştürücülerin çıkış gücünün 1,4 kat artmasına olanak tanır.

  MHD jeneratörleri

  MHD jeneratörlerinin elektrotlarının üretiminde en iyi ve en dayanıklı malzemelerden biri olarak skandiyum kromit kullanılır; ana seramik kütlesine önceden oksitlenmiş krom eklenir ve sinterlenir, bu da malzemeye daha fazla güç ve elektriksel iletkenlik kazandırır. MHD jeneratörleri için elektrot malzemesi olarak zirkonyum dioksitin yanı sıra skandiyum kromit, sezyum bileşiklerinin (plazma oluşturucu katkı maddesi olarak kullanılır) neden olduğu erozyona karşı daha yüksek bir dirence sahiptir.

  X-ışını aynaları

  Skandiyum, çok katmanlı X-ışını aynalarının üretiminde yaygın olarak kullanılır (bileşimler: skandiyum-tungsten, skandiyum-krom, skandiyum-molibden). Skandiyum tellür, termoelementlerin (yüksek termal emk, 255 μV/K ve düşük yoğunluk ve yüksek mukavemet) üretimi için çok umut verici bir malzemedir.

  Son yıllarda skandiyumun renyum (erime noktası 2575 °C'ye kadar), rutenyum (erime noktası 1840 °C'ye kadar), demir (erime noktası 1600 °C'ye kadar) ile refrakter alaşımları (metallerarası bileşikler) (ısı direnci, orta yoğunluk vb.).

  Yanmaz malzemeler

  Skandiyum oksit (erime noktası 2450 °C), yüksek alaşımlı çeliklerin dökümü için çelik dökme nozüllerinin üretiminde özel amaçlı bir refrakter malzeme olarak önemli bir rol oynar, sıvı metal akışındaki direnç açısından skandiyum oksit bilinenlerin hepsini geride bırakır. ve kullanılan malzemeler (örneğin en kararlı itriyum oksit, skandiyum oksitten 8,5 kat daha düşüktür) ve bu alanda yeri doldurulamaz olduğu söylenebilir. Yaygın kullanımı yalnızca çok yüksek fiyatı nedeniyle engellenmektedir ve bu alandaki alternatif bir çözüm, gücü artırmak için alüminyum oksit bıyıkları ile güçlendirilmiş itriyum taramalarının yanı sıra skandiyum tantalatın kullanılmasıdır.

  Kübik zirkonya üretimi

  Skandiyum oksit, en iyi stabilizatör olduğu kübik zirkonya üretiminde önemli bir rol oynar.

  Direnç fırınları için ısıtma sargısı olarak kullanıldığında servis ömrünü önemli ölçüde artırmak için ısıya dayanıklı nikel alaşımlarını krom ve demir (nikrom ve fekral) ile alaşımlamak için belirli bir miktarda skandiyum kullanılır.

  Fosforlar

  Skandiyum borat ve itriyum borat elektronik endüstrisinde fosfor matrisi olarak kullanılır.