العناصر الأرضية النادرة | سكانديوم (العلوم)

في عام 1879، اكتشف أساتذة الكيمياء السويديون إل. لقد أطلقوا على هذا العنصر اسم "سكانديوم"، وهو العنصر "الشبيه بالبورون" الذي تنبأ به مندليف. ويثبت اكتشافهم مرة أخرى صحة القانون الدوري للعناصر وبصيرة مندليف.

بالمقارنة مع عناصر اللانثانيدات، فإن السكانديوم له نصف قطر أيوني صغير جدًا كما أن قلوية الهيدروكسيد ضعيفة جدًا أيضًا. لذلك، عندما يتم خلط السكانديوم والعناصر الأرضية النادرة معًا، تتم معالجتهم بالأمونيا (أو القلويات المخففة للغاية)، وسوف يترسب السكانديوم أولاً. ولذلك، يمكن فصله بسهولة عن العناصر الأرضية النادرة بطريقة "الترسيب المتدرج". والطريقة الأخرى هي استخدام التحلل القطبي للنترات للفصل، لأن نترات السكانديوم هي الأسهل في التحلل، وذلك لتحقيق غرض الفصل.

يمكن الحصول على معدن الإسكنديوم عن طريق التحليل الكهربائي. أثناء تكرير سكانديوم،ScCl3يتم ذوبان كل من KCl وLiCl، ويستخدم الزنك المنصهر ككاثود للتحليل الكهربائي لترسيب السكانديوم على قطب الزنك. ثم يتم تبخير الزنك للحصول على معدن السكانديوم. بالإضافة إلى ذلك، من السهل استخلاص السكانديوم عند معالجة الخام لإنتاج عناصر اليورانيوم والثوريوم واللانثانيد. يعد الاسترداد الشامل للسكانديوم المصاحب من مناجم التنغستن والقصدير أيضًا مصدرًا مهمًا للسكانديوم. يوجد الإسكنديوم بشكل رئيسي في حالة ثلاثية التكافؤ في المركبات ويمكن أكسدته بسهولةSc2O3في الهواء، فيفقد بريقه المعدني ويتحول إلى اللون الرمادي الداكن. يمكن أن يتفاعل الإسكنديوم مع الماء الساخن لتحرير الهيدروجين وهو قابل للذوبان بسهولة في الأحماض، مما يجعله عامل اختزال قوي. تظهر أكاسيد وهيدروكسيدات السكانديوم قلوية فقط، لكن رمادها الملحي يصعب تحلله مائيًا. كلوريد السكانديوم عبارة عن بلورة بيضاء قابلة للذوبان في الماء بسهولة ويمكن أن تذوب في الهواء. تطبيقاتها الرئيسية هي كما يلي.

(1) في الصناعة المعدنية، غالبًا ما يستخدم السكانديوم لتصنيع السبائك (المضافات للسبائك) لتحسين قوتها وصلابتها ومقاومتها للحرارة وأدائها. على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي إضافة كمية صغيرة من السكانديوم إلى الحديد المنصهر إلى تحسين خصائص الحديد الزهر بشكل كبير، في حين أن إضافة كمية صغيرة من السكانديوم إلى الألومنيوم يمكن أن يحسن قوته ومقاومته للحرارة.

(2) في الصناعة الإلكترونية، يمكن استخدام السكانديوم كأجهزة مختلفة لأشباه الموصلات، مثل تطبيق كبريتيت السكانديوم في أشباه الموصلات، الأمر الذي جذب الاهتمام محليًا ودوليًا. تحتوي الفريتات المحتوية على سكانديوم أيضًا على تطبيقات واعدة في النوى المغناطيسية للكمبيوتر.

(3) في الصناعة الكيميائية، تُستخدم مركبات السكانديوم كمحفزات فعالة لإزالة هيدروجين الكحول وتجفيفه في إنتاج الإيثيلين وإنتاج الكلور من نفايات حمض الهيدروكلوريك.

(4) في صناعة الزجاج، يمكن تصنيع زجاج خاص يحتوي على السكانديوم.

(5) في صناعة مصادر الضوء الكهربائية، تتمتع مصابيح سكانديوم الصوديوم المصنوعة من السكانديوم والصوديوم بمزايا الكفاءة العالية ولون الضوء الإيجابي.

يوجد السكانديوم في الطبيعة على شكل 15Sc، وهناك أيضًا 9 نظائر مشعة للسكانديوم، وهي 40-44Sc و16-49Sc. من بينها، تم استخدام 46Sc كمتتبع في المجالات الكيميائية والمعدنية وعلوم المحيطات. وفي الطب، هناك أيضًا دراسات في الخارج تستخدم 46Sc لعلاج السرطان.