மந்திர அரிய பூமி கூறுகள் ஸ்கேண்டியம்

Sகேண்டியம், உறுப்பு சின்னம் Sc மற்றும் அணு எண் 21 உடன், தண்ணீரில் எளிதில் கரையக்கூடியது, சூடான நீருடன் தொடர்பு கொள்ளலாம், மேலும் காற்றில் எளிதில் கருமையாகிறது. இதன் முக்கிய மதிப்பு +3 ஆகும். இது பெரும்பாலும் காடோலினியம், எர்பியம் மற்றும் பிற தனிமங்களுடன் கலக்கப்படுகிறது, குறைந்த மகசூல் மற்றும் மேலோட்டத்தில் தோராயமாக 0.0005% உள்ளடக்கம் உள்ளது. ஸ்காண்டியம் பெரும்பாலும் சிறப்பு கண்ணாடி மற்றும் இலகுரக உயர் வெப்பநிலை கலவைகள் செய்ய பயன்படுத்தப்படுகிறது.

தற்போது, ​​உலகில் நிரூபிக்கப்பட்ட ஸ்காண்டியத்தின் இருப்பு 2 மில்லியன் டன்கள் மட்டுமே, இதில் 90-95% பாக்சைட், பாஸ்போரைட் மற்றும் இரும்பு டைட்டானியம் தாதுக்களிலும், ஒரு சிறிய பகுதி யுரேனியம், தோரியம், டங்ஸ்டன் மற்றும் அரிதான பூமி தாதுக்களிலும் உள்ளன. ரஷ்யா, சீனா, தஜிகிஸ்தான், மடகாஸ்கர், நார்வே மற்றும் பிற நாடுகளில் விநியோகிக்கப்படுகிறது. சீனா ஸ்காண்டியம் வளங்களில் மிகவும் வளமாக உள்ளது, ஸ்காண்டியத்துடன் தொடர்புடைய பெரிய கனிம இருப்புக்கள் உள்ளன. முழுமையற்ற புள்ளிவிவரங்களின்படி, சீனாவில் ஸ்காண்டியத்தின் இருப்பு சுமார் 600000 டன்கள் ஆகும், அவை பாக்சைட் மற்றும் பாஸ்போரைட் படிவுகள், தென் சீனாவில் போர்பிரி மற்றும் குவார்ட்ஸ் நரம்பு டங்ஸ்டன் படிவுகள், தென் சீனாவில் அரிதான பூமி வைப்பு, பயான் ஓபோ அரிய பூமி இரும்பு தாது வைப்பு ஆகியவற்றில் உள்ளன. உள் மங்கோலியா, மற்றும் Panzhihua வெனடியம் டைட்டானியம் காந்தம் வைப்பு சிச்சுவானில்.

ஸ்காண்டியம் தட்டுப்பாட்டின் காரணமாக, ஸ்காண்டியத்தின் விலையும் மிக அதிகமாக உள்ளது, அதன் உச்சத்தில், ஸ்காண்டியத்தின் விலை தங்கத்தின் விலையை விட 10 மடங்கு உயர்த்தப்பட்டது. ஸ்காண்டியம் விலை குறைந்தாலும் தங்கத்தின் விலையை விட நான்கு மடங்குதான்!

வரலாற்றைக் கண்டறிதல்

1869 ஆம் ஆண்டில், மெண்டலீவ் கால்சியம் (40) மற்றும் டைட்டானியம் (48) ஆகியவற்றுக்கு இடையே உள்ள அணு நிறை இடைவெளியைக் கவனித்தார், மேலும் இங்கு கண்டுபிடிக்கப்படாத இடைநிலை அணு நிறை உறுப்பும் இருப்பதாகக் கணித்தார். அதன் ஆக்சைடு X ₂ O Å என்று அவர் கணித்தார். ஸ்வீடனில் உள்ள உப்சாலா பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த லார்ஸ் ஃபிரடெரிக் நில்சன் என்பவரால் 1879 ஆம் ஆண்டு ஸ்காண்டியம் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. 8 வகையான உலோக ஆக்சைடுகளைக் கொண்ட ஒரு சிக்கலான தாதுவான கருப்பு அரிய தங்கச் சுரங்கத்தில் இருந்து அவர் அதைப் பிரித்தெடுத்தார். அவர் பிரித்தெடுத்தார்எர்பியம்(III) ஆக்சைடுகருப்பு அரிய தங்க தாது இருந்து, மற்றும் பெறப்பட்டதுYtterbium(III) ஆக்சைடுஇந்த ஆக்சைடில் இருந்து, மற்றும் இலகுவான தனிமத்தின் மற்றொரு ஆக்சைடு உள்ளது, அதன் ஸ்பெக்ட்ரம் இது அறியப்படாத உலோகம் என்பதைக் காட்டுகிறது. இது மெண்டலீவ் கணித்த உலோகம், அதன் ஆக்சைடுSc₂O₃. ஸ்காண்டியம் உலோகமே உற்பத்தி செய்யப்பட்டதுஸ்காண்டியம் குளோரைடு1937 இல் மின்னாற்பகுப்பு உருகுதல் மூலம்.

மெண்டலீவ்

எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு

எலக்ட்ரான் கட்டமைப்பு: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1

ஸ்காண்டியம் உலோகம்

ஸ்காண்டியம் என்பது 1541 ℃ உருகும் புள்ளி மற்றும் 2831 ℃ கொதிநிலை கொண்ட ஒரு மென்மையான, வெள்ளி வெள்ளை மாற்ற உலோகமாகும்.

அதன் கண்டுபிடிப்புக்குப் பிறகு கணிசமான காலத்திற்கு, உற்பத்தியில் உள்ள சிரமம் காரணமாக ஸ்காண்டியத்தின் பயன்பாடு நிரூபிக்கப்படவில்லை. அரிதான பூமி உறுப்பு பிரிப்பு முறைகளின் அதிகரித்துவரும் முன்னேற்றத்துடன், ஸ்காண்டியம் சேர்மங்களை சுத்தப்படுத்துவதற்கான முதிர்ந்த செயல்முறை ஓட்டம் இப்போது உள்ளது. ஸ்காண்டியம் யட்ரியம் மற்றும் லாந்தனைடை விட காரத்தன்மை குறைவாக இருப்பதால், ஹைட்ராக்சைடு மிகவும் பலவீனமானது, எனவே ஸ்காண்டியம் (III) ஹைட்ராக்சைடு அம்மோனியாவுடன் சிகிச்சையளிக்கப்படும்போது ஸ்காண்டியம் கொண்ட அரிய பூமி தனிமம் கலந்த தாதுவானது "படி மழைப்பொழிவு" முறை மூலம் அரிய பூமி தனிமத்திலிருந்து பிரிக்கப்படும். தீர்வுக்கு மாற்றப்படுகிறது. நைட்ரேட்டின் துருவ சிதைவு மூலம் ஸ்கேண்டியம் நைட்ரேட்டை பிரிப்பது மற்ற முறை. ஸ்காண்டியம் நைட்ரேட் சிதைவதற்கு எளிதானது என்பதால், ஸ்காண்டியத்தை பிரிக்கலாம். கூடுதலாக, யுரேனியம், தோரியம், டங்ஸ்டன், தகரம் மற்றும் பிற கனிமப் படிவுகளிலிருந்து ஸ்காண்டியத்தை முழுமையாக மீட்டெடுப்பதும் ஸ்காண்டியத்தின் முக்கிய ஆதாரமாகும்.

ஒரு தூய ஸ்காண்டியம் கலவையைப் பெற்ற பிறகு, அது ScCl Å ஆக மாற்றப்பட்டு KCl மற்றும் LiCl உடன் இணைந்து உருகப்படுகிறது. உருகிய துத்தநாகம் மின்னாற்பகுப்புக்கான கேத்தோடாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இதனால் ஸ்காண்டியம் துத்தநாக மின்முனையில் படிகிறது. பின்னர், துத்தநாகம் ஆவியாகி உலோக ஸ்காண்டியத்தைப் பெறுகிறது. இது மிகவும் சுறுசுறுப்பான இரசாயன பண்புகள் கொண்ட இலகுரக வெள்ளி வெள்ளை உலோகமாகும், இது ஹைட்ரஜன் வாயுவை உருவாக்க சூடான நீருடன் வினைபுரியும். எனவே படத்தில் நீங்கள் காணும் உலோக ஸ்காண்டியம் ஒரு பாட்டிலில் அடைக்கப்பட்டு ஆர்கான் வாயுவால் பாதுகாக்கப்படுகிறது, இல்லையெனில் ஸ்காண்டியம் விரைவில் அடர் மஞ்சள் அல்லது சாம்பல் ஆக்சைடு அடுக்கை உருவாக்கி, அதன் பளபளப்பான உலோகப் பொலிவை இழக்கும்.

விண்ணப்பங்கள்

விளக்கு தொழில்

ஸ்காண்டியத்தின் பயன்பாடுகள் மிகவும் பிரகாசமான திசைகளில் குவிந்துள்ளன, மேலும் அதை ஒளியின் மகன் என்று அழைப்பது மிகையாகாது. ஸ்காண்டியத்தின் முதல் மந்திர ஆயுதம் ஸ்காண்டியம் சோடியம் விளக்கு என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது ஆயிரக்கணக்கான வீடுகளுக்கு ஒளியைக் கொண்டுவர பயன்படுகிறது. இது ஒரு உலோக ஹாலைடு மின் விளக்கு: குமிழ் சோடியம் அயோடைடு மற்றும் ஸ்காண்டியம் ட்ரையோடைடு ஆகியவற்றால் நிரப்பப்படுகிறது, மேலும் ஸ்காண்டியம் மற்றும் சோடியம் படலம் ஒரே நேரத்தில் சேர்க்கப்படுகின்றன. உயர் மின்னழுத்த வெளியேற்றத்தின் போது, ​​ஸ்காண்டியம் அயனிகள் மற்றும் சோடியம் அயனிகள் முறையே அவற்றின் சிறப்பியல்பு உமிழ்வு அலைநீளங்களின் ஒளியை வெளியிடுகின்றன. சோடியத்தின் நிறமாலை கோடுகள் 589.0 மற்றும் 589.6 nm, இரண்டு பிரபலமான மஞ்சள் விளக்குகள், ஸ்காண்டியத்தின் நிறமாலை கோடுகள் 361.3~424.7 nm ஆகும், இது புற ஊதா மற்றும் நீல ஒளி உமிழ்வுகளின் தொடர். அவை ஒன்றையொன்று பூர்த்தி செய்வதால், ஒட்டுமொத்த ஒளி வண்ணம் வெள்ளை ஒளியாகும். ஸ்காண்டியம் சோடியம் விளக்குகள் அதிக ஒளிரும் திறன், நல்ல ஒளி நிறம், மின் சேமிப்பு, நீண்ட சேவை வாழ்க்கை மற்றும் வலுவான மூடுபனியை உடைக்கும் திறன் ஆகியவற்றைக் கொண்டிருப்பதால் அவை தொலைக்காட்சி கேமராக்கள், சதுரங்கள், விளையாட்டு அரங்குகள் மற்றும் சாலை விளக்குகளுக்கு பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. மற்றும் மூன்றாம் தலைமுறை ஒளி மூலங்கள் என அறியப்படுகின்றன. சீனாவில், இந்த வகை விளக்கு படிப்படியாக ஒரு புதிய தொழில்நுட்பமாக ஊக்குவிக்கப்படுகிறது, சில வளர்ந்த நாடுகளில், இந்த வகை விளக்கு 1980 களின் முற்பகுதியில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது.

ஸ்காண்டியத்தின் இரண்டாவது மந்திர ஆயுதம் சோலார் ஃபோட்டோவோல்டாயிக் செல்கள் ஆகும், இது தரையில் சிதறிக்கிடக்கும் ஒளியைச் சேகரித்து மனித சமுதாயத்தை இயக்க மின்சாரமாக மாற்றும். உலோக இன்சுலேட்டர் செமிகண்டக்டர் சிலிக்கான் சூரிய மின்கலங்கள் மற்றும் சூரிய மின்கலங்களில் ஸ்காண்டியம் சிறந்த தடை உலோகமாகும்.

அதன் மூன்றாவது மந்திர ஆயுதம் γ A ray source என்று அழைக்கப்படுகிறது, இந்த மாய ஆயுதம் தானே பிரகாசமாக பிரகாசிக்க முடியும், ஆனால் இந்த வகையான ஒளியை நிர்வாணக் கண்ணால் பெற முடியாது, இது ஒரு உயர் ஆற்றல் கொண்ட ஃபோட்டான் ஓட்டம். நாம் வழக்கமாக கனிமங்களிலிருந்து 45Sc பிரித்தெடுக்கிறோம், இது ஸ்காண்டியத்தின் ஒரே இயற்கை ஐசோடோப்புகள் ஆகும். ஒவ்வொரு 45Sc கருவும் 21 புரோட்டான்களையும் 24 நியூட்ரான்களையும் கொண்டுள்ளது. 46Sc, ஒரு செயற்கை கதிரியக்க ஐசோடோப்பு, γ கதிர்வீச்சு மூலங்களாகப் பயன்படுத்தப்படலாம் அல்லது வீரியம் மிக்க கட்டிகளின் கதிரியக்க சிகிச்சைக்கு ட்ரேசர் அணுக்கள் பயன்படுத்தப்படலாம். யட்ரியம் கேலியம் ஸ்காண்டியம் கார்னெட் லேசர் போன்ற பயன்பாடுகளும் உள்ளன,ஸ்காண்டியம் புளோரைடுகண்ணாடி அகச்சிவப்பு ஆப்டிகல் ஃபைபர், மற்றும் தொலைக்காட்சியில் ஸ்காண்டியம் பூசப்பட்ட கேத்தோடு கதிர் குழாய். ஸ்காண்டியம் பிரகாசத்துடன் பிறக்கிறது என்று தெரிகிறது.

அலாய் தொழில்

ஸ்காண்டியம் அதன் தனிம வடிவில் அலுமினிய உலோகக் கலவைகளை டோப்பிங் செய்வதற்கு பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. அலுமினியத்தில் சில ஆயிரத்தில் ஒரு பங்கு ஸ்காண்டியம் சேர்க்கப்படும் வரை, ஒரு புதிய Al3Sc கட்டம் உருவாகும், இது அலுமினிய கலவையில் உருமாற்றப் பாத்திரத்தை வகிக்கும் மற்றும் கலவையின் கட்டமைப்பு மற்றும் பண்புகளை கணிசமாக மாற்றும். 0.2%~0.4% Sc சேர்ப்பது (இது உண்மையில் வீட்டில் வறுத்த காய்கறிகளைக் கிளற உப்பு சேர்க்கும் விகிதத்தைப் போன்றது, சிறிதளவு மட்டுமே தேவை) கலவையின் மறுபடிகமாக்கல் வெப்பநிலையை 150-200 ℃ அதிகரிக்கலாம் மற்றும் கணிசமாக உயர்வை மேம்படுத்தலாம். வெப்பநிலை வலிமை, கட்டமைப்பு நிலைத்தன்மை, வெல்டிங் செயல்திறன் மற்றும் அரிப்பு எதிர்ப்பு. இது அதிக வெப்பநிலையில் நீண்ட கால வேலையின் போது எளிதில் ஏற்படக்கூடிய குழப்பமான நிகழ்வையும் தவிர்க்கலாம். அதிக வலிமை மற்றும் அதிக கடினத்தன்மை கொண்ட அலுமினிய அலாய், புதிய உயர் வலிமை அரிப்பை எதிர்க்கும் வெல்டபிள் அலுமினிய அலாய், புதிய உயர் வெப்பநிலை அலுமினிய அலாய், அதிக வலிமை கொண்ட நியூட்ரான் கதிர்வீச்சு எதிர்ப்பு அலுமினிய அலாய் போன்றவை, விண்வெளி, விமான போக்குவரத்து, கப்பல் ஆகியவற்றில் மிகவும் கவர்ச்சிகரமான வளர்ச்சி வாய்ப்புகளைக் கொண்டுள்ளன. அணு உலைகள், இலகுரக வாகனங்கள் மற்றும் அதிவேக ரயில்கள்.

ஸ்காண்டியம் இரும்பின் சிறந்த மாற்றியாகவும் உள்ளது, மேலும் சிறிய அளவிலான ஸ்காண்டியம் வார்ப்பிரும்பின் வலிமையையும் கடினத்தன்மையையும் கணிசமாக மேம்படுத்தும். கூடுதலாக, ஸ்காண்டியம் உயர் வெப்பநிலை டங்ஸ்டன் மற்றும் குரோமியம் கலவைகளுக்கு ஒரு சேர்க்கையாகவும் பயன்படுத்தப்படலாம். நிச்சயமாக, மற்றவர்களுக்கு திருமண ஆடைகளை தயாரிப்பதற்கு கூடுதலாக, ஸ்காண்டியம் அதிக உருகும் புள்ளியைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் அதன் அடர்த்தி அலுமினியத்தைப் போன்றது, மேலும் ஸ்காண்டியம் டைட்டானியம் அலாய் மற்றும் ஸ்காண்டியம் மெக்னீசியம் அலாய் போன்ற உயர் உருகுநிலை இலகுரக உலோகக் கலவைகளிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இருப்பினும், அதன் அதிக விலை காரணமாக, இது பொதுவாக விண்வெளி விண்கலங்கள் மற்றும் ராக்கெட்டுகள் போன்ற உயர்தர உற்பத்தித் தொழில்களில் மட்டுமே பயன்படுத்தப்படுகிறது.

பீங்கான் பொருள்

ஸ்காண்டியம், ஒரு தனிப் பொருள், பொதுவாக உலோகக் கலவைகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் அதன் ஆக்சைடுகள் பீங்கான் பொருட்களில் இதே வழியில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. திட ஆக்சைடு எரிபொருள் செல்களுக்கு மின்முனைப் பொருளாகப் பயன்படுத்தக்கூடிய டெட்ராகோனல் சிர்கோனியா பீங்கான் பொருள், சுற்றுச்சூழலில் அதிகரிக்கும் வெப்பநிலை மற்றும் ஆக்ஸிஜன் செறிவுடன் இந்த எலக்ட்ரோலைட்டின் கடத்துத்திறன் அதிகரிக்கும் ஒரு தனித்துவமான பண்பு உள்ளது. இருப்பினும், இந்த பீங்கான் பொருளின் படிக அமைப்பு நிலையாக இருக்க முடியாது மற்றும் தொழில்துறை மதிப்பு இல்லை; அதன் அசல் பண்புகளை பராமரிக்க இந்த கட்டமைப்பை சரிசெய்யக்கூடிய சில பொருட்களை ஊக்கமருந்து செய்வது அவசியம். 6~10% ஸ்கேண்டியம் ஆக்சைடைச் சேர்ப்பது ஒரு கான்கிரீட் கட்டமைப்பைப் போன்றது, இதனால் சிர்கோனியாவை ஒரு சதுர லட்டியில் நிலைப்படுத்த முடியும்.

அதிக வலிமை மற்றும் உயர்-வெப்பநிலை எதிர்ப்பு சிலிக்கான் நைட்ரைடு போன்ற பொறியியல் பீங்கான் பொருட்களும் அடர்த்தியாக்கிகள் மற்றும் நிலைப்படுத்திகளாக உள்ளன.

அடர்த்தியாக,ஸ்காண்டியம் ஆக்சைடுநுண்ணிய துகள்களின் விளிம்பில் ஒரு பயனற்ற நிலை Sc2Si2O7 ஐ உருவாக்கலாம், இதனால் பொறியியல் பீங்கான்களின் உயர் வெப்பநிலை சிதைவைக் குறைக்கிறது. மற்ற ஆக்சைடுகளுடன் ஒப்பிடுகையில், சிலிக்கான் நைட்ரைட்டின் உயர் வெப்பநிலை இயந்திர பண்புகளை இது சிறப்பாக மேம்படுத்தும்.

வினையூக்கி வேதியியல்

இரசாயனப் பொறியியலில், ஸ்காண்டியம் பெரும்பாலும் ஒரு வினையூக்கியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அதே சமயம் Sc2O3 நீரிழப்பு மற்றும் எத்தனால் அல்லது ஐசோப்ரோபனோலின் ஆக்சிஜனேற்றம், அசிட்டிக் அமிலத்தின் சிதைவு மற்றும் CO மற்றும் H2 இலிருந்து எத்திலீன் உற்பத்திக்கு பயன்படுத்தப்படலாம். Sc2O3 கொண்ட Pt Al வினையூக்கி கனரக எண்ணெய் ஹைட்ரஜனேற்றம் சுத்திகரிப்பு மற்றும் பெட்ரோகெமிக்கல் துறையில் சுத்திகரிப்பு செயல்முறைகளுக்கு ஒரு முக்கிய ஊக்கியாக உள்ளது. Cumene போன்ற வினையூக்க விரிசல் எதிர்வினைகளில், Sc-Y ஜியோலைட் வினையூக்கியின் செயல்பாடு அலுமினிய சிலிக்கேட் வினையூக்கியை விட 1000 மடங்கு அதிகமாகும்; சில பாரம்பரிய வினையூக்கிகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​ஸ்காண்டியம் வினையூக்கிகளின் வளர்ச்சி வாய்ப்புகள் மிகவும் பிரகாசமாக இருக்கும்.

அணு ஆற்றல் தொழில்

உயர் வெப்பநிலை அணுக்கரு எரிபொருளில் சிறிய அளவு Sc2O3 ஐ UO2 உடன் சேர்ப்பதன் மூலம் UO2 க்கு U3O8 மாற்றத்தால் ஏற்படும் லேட்ஸ் மாற்றம், கன அளவு அதிகரிப்பு மற்றும் விரிசல் ஆகியவற்றைத் தவிர்க்கலாம்.

எரிபொருள் செல்

இதேபோல், நிக்கல் அல்காலி பேட்டரிகளில் 2.5% முதல் 25% ஸ்காண்டியம் சேர்ப்பது அவற்றின் சேவை ஆயுளை அதிகரிக்கும்.

விவசாய இனப்பெருக்கம்

விவசாயத்தில், சோளம், பீட்ரூட், பட்டாணி, கோதுமை மற்றும் சூரியகாந்தி போன்ற விதைகளை ஸ்காண்டியம் சல்பேட்டுடன் (செறிவு பொதுவாக 10-3~10-8mol/L, வெவ்வேறு தாவரங்கள் வேறுபடும்) மற்றும் முளைப்பதை ஊக்குவிப்பதன் உண்மையான விளைவு சாதிக்கப்பட்டுள்ளது. 8 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு, வேர்கள் மற்றும் மொட்டுகளின் உலர் எடை நாற்றுகளுடன் ஒப்பிடும்போது முறையே 37% மற்றும் 78% அதிகரித்துள்ளது, ஆனால் வழிமுறை இன்னும் ஆய்வில் உள்ளது.

நீல்சனின் கவனத்தில் இருந்து இன்றுவரை அணு நிறை தரவுகளின் கடன் வரை, ஸ்காண்டியம் நூறு அல்லது இருபது ஆண்டுகளாக மக்களின் பார்வையில் நுழைந்துள்ளது, ஆனால் அது கிட்டத்தட்ட நூறு ஆண்டுகளாக பெஞ்சில் அமர்ந்திருக்கிறது. கடந்த நூற்றாண்டின் பிற்பகுதியில் பொருள் அறிவியலின் தீவிர வளர்ச்சி வரை அது அவருக்கு உயிர்ச்சக்தியைக் கொண்டுவரவில்லை. இன்று, ஸ்காண்டியம் உட்பட அரிதான பூமி கூறுகள், பொருள் அறிவியலில் சூடான நட்சத்திரங்களாக மாறிவிட்டன, ஆயிரக்கணக்கான அமைப்புகளில் எப்போதும் மாறாத பாத்திரங்களை வகிக்கின்றன, ஒவ்வொரு நாளும் நம் வாழ்வில் அதிக வசதியைக் கொண்டு வருகின்றன, மேலும் அளவிடுவதற்கு இன்னும் கடினமான பொருளாதார மதிப்பை உருவாக்குகின்றன.