Scandium və onun çox istifadə olunan sınaq metodları nədir

21 Scandium və onun çox istifadə olunan sınaq metodları

Sirr və cazibədarlıqla dolu elementlərin bu dünyasına xoş gəlmisiniz. Bu gün birlikdə xüsusi bir element araşdıracağıq -skandium. Gündəlik həyatımızda bu elementin ümumi olmasına baxmayaraq, elm və sənayedə mühüm rol oynayır.

Skandium, bu gözəl element, bir çox inanılmaz xüsusiyyətlərə malikdir. Nadir Earth Element ailəsinin üzvüdür. Digəri kiminadir torpaq elementləri, Scandiumun atom quruluşu sirrlərlə doludur. Scandium'un fizika, kimya və material elmlərində əvəzolunmaz rol oynayan bu unikal atom quruluşlarıdır.

Scandiumun kəşfi bükülmə və növbələr və çətinliklərlə doludur. 1841-ci ildə, İsveç kimyaçı Lfnilson (1840 ~ 1899) digər elementləri təmizlənmişdən ayırdıqda başladıerbiumyüngül metalları öyrənərkən yer. Nitratların 13 dəfə qismən parçalanmasından sonra nəhayət 3,5 qr təmiz aldıytrterbiumYer. Bununla birlikdə, əldə etdiyi Ytterbiumun atom çəkisinin əvvəllər Malinac tərəfindən verilən ytterbiumun atom ağırlığına uyğun gəlmədiyini gördü. Kəskin gözlü Nelson bunun içərisində bir az yüngül element ola biləcəyini başa düşdü. Beləliklə, eyni müddətdə əldə etdiyi Ytterbiumu emal etməyə davam etdi. Nəhayət, nümunənin ondan yalnız bir hissəsi qaldıqda, ölçülmüş atom çəkisi 167.46-a düşdü. Bu nəticə YTTriumun atom ağırlığına yaxındır, buna görə Nelson "Scandium" adlandırdı.

Nelson Scandium kəşf etsə də, elmi birliyin nadirliyi və ayrılmasında çətinlik çəkdiyinə görə çox diqqət çəkmədi. 19-cu əsrin sonlarına qədər deyil, nadir torpaq elementləri ilə bağlı araşdırma bir tendensiya oldu, bu skandium yenidən kəşf edildi və öyrənildi.

Beləliklə, sirrini açmaq və bu görünən adi, lakin cazibədar elementi anlamaq üçün skandium araşdırmaq, bu səyahətə başlayaq.

Scandiumun tətbiqi sahələri
Scandium rəmzi SC-dir və atom nömrəsi 21-dir. Element yumşaq, gümüşü-ağ keçid metaldır. Scandium Yer qabığında ümumi bir element olmasa da, əsasən aşağıdakı cəhətlərdə bir çox vacib ərizə sahələri var:

1. Aerokosmik sənayesi: Scandium Alüminium, təyyarə strukturlarında, mühərrik hissələri və aerokosmik sənayesində raket istehsalında istifadə olunan yüngül, yüksək səviyyəli bir lehimlidir. Scandiumun əlavə edilməsi ərintiin sıxlığını azaltmaqla, aerokosmik avadanlıqları daha yüngül və daha davamlı hala gətirərkən ərintinin gücünü və korroziyaya davamlılığını artıra bilər.
2. Velosipedlər və idman avadanlığı:Scandium alüminiumVelosiped, golf klubları və digər idman avadanlıqları etmək üçün də istifadə olunur. Əla gücü və yüngüllüyünə görə,skandium ərintisiİdman avadanlıqlarının fəaliyyətini yaxşılaşdıra, çəki azalda bilər və materialın davamlılığını artıra bilər.
3. İşıqlandırma sənayesi:Scandium yodidyüksək intensivlik Xenon lampalarında doldurucu kimi istifadə olunur. Bu cür ampüller fotoqrafiya, film çəkmə, mərhələ işıqlandırması və tibbi avadanlıqlarda istifadə olunur, çünki onların spektral xüsusiyyətləri təbii günəş işığına çox yaxındır.
4. Yanacaq hüceyrələri:Scandium alüminiumMöhkəm oksidi yanacaq hüceyrələrində (SOFCS) tətbiqini də tapır. Bu batareyalarda,Scandium-alüminium ərintisiYüksək keçiriciliyi və sabitliyi olan anod materialı olaraq istifadə olunur, yanacaq hüceyrələrinin səmərəliliyini və performansını yaxşılaşdırmağa kömək edir.
5. Elmi tədqiqat: Scandium elmi araşdırmalarda detektor material kimi istifadə olunur. Nüvə fizika təcrübələrində və hissəciklərin sürətləndiriciləri, skandium sintilasiya kristalları radiasiya və hissəcikləri aşkar etmək üçün istifadə olunur.
6. Digər tətbiqlər: Scandium da yüksək temperaturlu super keçirici kimi istifadə olunur və ərununun xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq üçün bəzi xüsusi ərintilərdə də istifadə olunur. Anodizasiya prosesində skandiumun üstün performansına görə, litium batareyaları və digər elektron cihazlar üçün elektrod materiallarının istehsalında da istifadə olunur.

Qeyd etmək vacibdir ki, bir çox tətbiqetmələrə baxmayaraq, Scandiumun istehsalı və istifadəsi nisbi qıtlığı səbəbindən məhdud və nisbətən baha başa gəlir, buna görə onun qiyməti və alternativləri istifadə edərkən diqqətlə nəzərdən keçirilməlidir.

Scandium elementinin fiziki xüsusiyyətləri

1. Atom quruluşu: Scandiumun nüvəsi 21 protondan ibarətdir və ümumiyyətlə 20 neytrondan ibarətdir. Buna görə də onun standart atom çəkisi (nisbi atom kütləsi) təxminən 44.955908. Atom quruluşu baxımından Scandiumun elektron konfiqurasiyası 1S²² 2S² 2P⁶ 3S² 3S² 4S²-dir.
2. Fiziki vəziyyət: Scandium otaq temperaturunda möhkəmdir və gümüşü-ağ görünüşü var. Onun fiziki vəziyyəti temperatur və təzyiqdəki dəyişikliklərdən asılı olaraq dəyişə bilər.
3. Sıxlıq: Scandiumun sıxlığı təxminən 2.989 q / sm3-dir. Bu nisbətən aşağı sıxlıq onu yüngül bir metal halına gətirir.
4. Əriməm nöqtəsi: Scandiumun ərimə nöqtəsi təxminən 1541 dərəcə selsi (2806 dərəcə Fahrenheit), nisbətən yüksək ərimə nöqtəsinin olduğunu göstərir. 5. Qaynar nöqtə: Scandium, təxminən 2836 dərəcə selsi (5137 dərəcə Fahrenheit) qaynar nöqtəsi var, bu da buxarlanmaq üçün yüksək temperatur tələb edir.
6. Elektrik keçiriciliyi: Scandium, elektrikli keçiriciliklə, elektrikli bir elektrik keçiricisidir. Mis və ya alüminium kimi ümumi keçirici materiallar qədər yaxşı olmasa da, elektrolitik hüceyrələr və aerokosmik tətbiqetmələr kimi bəzi xüsusi tətbiqlərdə də faydalıdır.
7. Termal keçiriciliyi: Scandium nisbətən yüksək istilik keçiriciliyinə malikdir, onu yüksək temperaturda yaxşı bir istilik dirijoru edir. Bu, bəzi yüksək temperaturlu tətbiqlərdə faydalıdır.
8. Crystal Struktur: Scandium, atomlarının kristalda yaxın qabıqlı altıbucaqlılara yığıldığı o deməkdir ki, bir altıbucaqlı bir hexagonal yaxın bir kristal quruluşa malikdir.
9. Maqnetizm: Scandium, otaq temperaturunda diamagneticdir, yəni maqnit sahələri tərəfindən cəlb edilmir və ya dəf edilmir. Onun maqnit davranışı onun elektron quruluşu ilə əlaqəlidir.
10. Radioaktivlik: Scandiumun bütün sabit izotopları radioaktiv deyil, buna görə də radioaktiv olmayan bir elementdir.

Scandium, xüsusən aerokosmik sənayesi və material elmində bir neçə xüsusi tətbiqetməni olan nisbətən yüngül, yüksək ərimə nöqtəsidir. Təbiətdə ümumiyyətlə tapılmasa da, onun fiziki xüsusiyyətləri onu bir neçə sahədə misilsiz hala gətirir.

Scandiumun kimyəvi xüsusiyyətləri

Scandium bir keçid metal elementidir.
1. Atom quruluşu: Scandiumun atom quruluşu 21 protondan ibarətdir və ümumiyyətlə 20 neytrondan ibarətdir. Onun elektron konfiqurasiyası 1S²² 2S²² 2P⁶ 3S² 3D¹ 4S², bunun bir doldurulmamış D orbital olduğunu göstərir.
2. Kimyəvi simvol və atom nömrəsi: Scandiumun kimyəvi simvolu SC-dir və atom nömrəsi 21-dir.
3. Elektronegativity: Scandium təxminən 1.36 nisbətən aşağı bir elektronqnozluğa malikdir (Paul elektrodegatity). Bu, müsbət ionlar yaratmaq üçün elektron itirməyə meyllidir.
4. Oksidləşmə vəziyyəti: Scandium ümumiyyətlə +3 oksidləşmə vəziyyətində mövcuddur, yəni bu, SC³⁺ ionunu meydana gətirmək üçün üç elektron itirdi deməkdir. Bu, onun ən çox görülən oksidləşmə vəziyyətidir. SC²⁺ və SC⁴⁺ də mümkün olmasına baxmayaraq, onlar daha az sabit və daha az yayılmışdır.
5. Birləşmələr: Scandium əsasən oksigen, kükürd, azot və hidrogen kimi elementlərlə birləşmələr təşkil edir. Bəzi ümumi skandium birləşmələri daxildirskandium oksidi (Sc2o3) və skandium halidləri (məsələnscandium xlorid, SCCL3).
6. Reaktivlik: Scandium nisbətən reaktiv bir metaldır, ancaq oksidləşmənin reaksiyalarının qarşısını alan skandium oksidi oksidinin bir oksid filmi meydana gətirərək havada sürətlə oksidləşir. Bu, həmçinin skandium nisbətən sabitdir və bəzi korroziya müqavimətinə malikdir.
7. Solubility: Scandium əksər turşularda yavaş-yavaş həll olunur, lakin qələvi şərtlərdə daha asan həll olunur. Suda həll olunmamışdır, çünki oksid filmi su molekulları ilə daha da reaksiyaların qarşısını alır.

8. Lanthanide kimi kimyəvi xüsusiyyətlər: Scandiumun kimyəvi xüsusiyyətləri Lanthanide seriyasına bənzəyir (lanthanum, gadolinium, neodimiumvə s.) Beləliklə, bəzən lanthanide kimi bir element kimi təsnif edilir. Bu oxşarlıq əsasən ion radiusunda, mürəkkəb xüsusiyyətlərində və bəzi reaktivlərdə əks olunur.
9. izotoplar: Scandium, yalnız bəziləri sabit olan birdən çox izotop var. Ən sabit izotop, uzun yarım ömrü olan və radioaktiv olmayan SC-45-dir.

Scandium nisbətən nadir bir elementdir, lakin bəzi özünəməxsus kimyəvi və fiziki xüsusiyyətlərinə görə, xüsusilə aerokosmik sənayesi, material elmləri və bəzi yüksək texnoloji tətbiqlərdə bir neçə tətbiq sahəsində mühüm rol oynayır.

Scandiumun bioloji xüsusiyyətləri

Scandium təbiətdə ümumi bir element deyil. Buna görə, orqanizmlərdə bioloji xüsusiyyətlərə malik deyil. Bioloji xüsusiyyətlər ümumiyyətlə bioloji fəaliyyət, bioloji udma, metabolizmin və canlı orqanizmlərdə elementlərin təsirini əhatə edir. Scandium həyat üçün vacib bir element deyil, məlum bir orqanizmlərin bioloji ehtiyacı və ya skandium üçün istifadə edilməməsidir.
Skandiumun orqanizmlərə təsiri əsasən radioaktivliyi ilə əlaqəlidir. Scandiumun bəzi izotopları radioaktivdir, buna görə insan bədəni və ya digər orqanizmlər radioaktiv skandiuma məruz qalırsa, təhlükəli radiasiya məruz qalmasına səbəb ola bilər. Bu vəziyyət ümumiyyətlə nüvə elmi tədqiqat, radioterapiya və ya nüvə qəzaları kimi xüsusi vəziyyətlərdə baş verir.
Scandium, orqanizmlərlə səmərəli əlaqə qurmur və radiasiya təhlükəsi var. Buna görə, orqanizmlərdə vacib bir element deyil.

Scandium nisbətən nadir kimyəvi bir elementdir və təbiətdəki paylanması nisbətən məhduddur. Təbiətdə skandiumun paylanmasına dair ətraflı giriş:

1. Təbiətdəki məzmun: Scandium, Yer qabığında nisbətən az miqdarda mövcuddur. Yer qabığındakı orta məzmun təxminən 0.0026 mq / kq (və ya milyonlara 2,6 hissə). Bu, Scandium'u Yer qabığında nadir elementlərdən biri edir.

2. Minerallerdəki kəşf: Məhdud məzmuna baxmayaraq, skandium müəyyən minerallarda əsasən oksidlər və ya silikatlar şəklində tapıla bilər. Scandium ehtiva edən bəzi minerallar skandianit və dolomit daxildir.

3. Skandiumun çıxarılması: Təbiətdə məhdud paylanmasına görə təmiz skandium çıxarmaq nisbətən çətindir. Adətən, skandium, alüminiumda alüminium ilə baş verdiyi kimi, alüminium ərketmə prosesinin bir əlavə məhsulu kimi əldə edilir.

4. Coğrafi paylama: Scandium dünya miqyasında paylanır, lakin bərabər deyil. Çin, Rusiya, Norveç, İsveç və Braziliya kimi bəzi ölkələr zəngin skandium əmanətləri, digər bölgələrdə nadir hallarda onlara sahibdirlər.

Scandiumun təbiətdə məhdud bir paylamasına olsa da, bəzi yüksək texnoloji və sənaye tətbiqlərində mühüm rol oynayır, buna görə də

Scandium elementinin çıxarılması və əriməsi

Scandium nadir bir metal elementdir və onun mədən və hasilat prosesləri olduqca mürəkkəbdir. Aşağıdakılar Scandium elementinin mədən və hasilat prosesinə dair ətraflı bir girişdir:

1. Scandiumun çıxarılması: Scandium, təbiətdəki elementar şəklində mövcud deyil, ancaq ümumiyyətlə izlərindəki izlərin miqdarı mövcuddur. Əsas Scandium filizlərinə Vanadium Scandium filizi, Zirkon filizi və yttrum filizi daxildir. Bu filizlərdə skandium tərkibi nisbətən aşağıdır.

Scandium çıxarılması prosesi ümumiyyətlə aşağıdakı addımları əhatə edir:

a. Mədən: Scandium olan qazıntı filizləri.

b. Sarsıdıcı və filiz emalı: Tullantıları süxurlardan ayrılma filizlərini sarsıdıcı və emal filizləri.

c. Flotasiya: Flotasiya prosesi vasitəsilə Scandium ehtiva edən filizlər digər çirklərdən ayrılır.

d. Dağıl və Azaldılması: Scandium hidroksid ümumiyyətlə həll olunur və sonra azaldılmış agent (adətən alüminium) ilə metal skandiuma endirilir.

e. Elektrolitik hasilat: azaldılmış scandium yüksək saflıq əldə etmək üçün bir elektrolitik proses vasitəsilə çıxarılırscandium metal.

3. Skandiumun saflaşdırılması: Çox delfolution və kristallaşma prosesləri vasitəsilə skandiumun saflığı daha da yaxşılaşdırıla bilər. Ümumi bir üsul, əldə etmək üçün xlorlama və ya karbonasiya prosesləri ilə skandium birləşmələrini ayırmaq və kristaltmaqdıryüksək saflıq skandium.

Qeyd etmək lazımdır ki, skandiumun qıtlığı səbəbindən hasilat və emal prosesləri yüksək dəqiq kimyəvi mühəndislik tələb edir və adətən əhəmiyyətli miqdarda tullantı və məhsul istehsal edir. Buna görə, Scandium elementinin mədən və hasilatı, ümumiyyətlə, iqtisadi səmərəliliyi artırmaq üçün digər elementlərin mədən və hasilatı prosesi ilə birləşdirilmiş mürəkkəb və bahalı bir layihədir.

Scandiumun aşkarlanması üsulları
1. Atom Everbention Spectrometri (AAS): Atom Everbast SpectromeTry, bir nümunədə skandiumun konsentrasiyasını müəyyən etmək üçün spektrik uzunluqlarda udma spektrindən istifadə edən ümumi istifadə olunan kəmiyyət təhlili metodudur. Nümunəni alovda sınanacaq və sonra bir spektrometr vasitəsilə nümunədə skandiumun udma intensivliyini ölçür. Bu üsul, Scandiumun izi konsentrasiyalarının aşkarlanması üçün uygundur.
2. induktiv olaraq birləşdirilmiş plazma optik emissiya spektrometriyası (ICP-OES) (ICP-OES): induktiv olaraq birləşdirilmiş plazma optik emissiya spektrometriyası çox element analizində geniş istifadə olunan yüksək həssas və seçici analitik metoddur. Bu nümunəni atır və bir plazma meydana gətirir və spektrometrdə skaner emissiyasının xüsusi dalğa uzunluğunu və intensivliyini müəyyənləşdirir.
3. İnduktiv olaraq birləşdirilmiş plazma kütləvi spektrometriyası (ICP-MS): induktiv olaraq birləşdirilmiş plazma kütləvi spektrometriyası, izotop nisbəti müəyyənləşdirmə və iz element təhlili üçün istifadə edilə bilən yüksək həssas və yüksək qətnamə analitik bir metoddur. Nümunəni atadır və plazma meydana gətirir və skandiumun kütləvi bir spektrometrdə kütləvi tutumlu nisbətini müəyyənləşdirir. 4. X-ray flüoresan spektrometriyası (XRF): X-ray flüoresan Spektrometriyası, nümunənin elementlərin məzmununu təhlil etmək üçün nümunə x-şüalarla həyəcanlandıqdan sonra yaranan flüoresan spektrindən istifadə edir. Nümunədə skandiumun məzmununu tez və dağıdıcı şəkildə müəyyənləşdirə bilər.
5. Birbaşa oxu spektrometriyası: Fotoelektrik birbaşa oxu spektrometri kimi də tanınır, bir nümunə elementlərin məzmununu təhlil etmək üçün istifadə olunan analitik bir texnikadır. Qatı dövlətdən nümunə olan elementləri birbaşa buxarlandırmaq və həyəcanlı vəziyyətdə xarakterik spektral xətlər yaymaq üçün yüksək temperaturlu elektrik qığılcımlarından və ya qövslərdən istifadə edir. Hər bir elementin unikal bir emissiya xətti var və onun intensivliyi nümunədəki elementin məzmununa mütənasibdir. Bu xarakterik spektral xətlərin intensivliyini ölçməklə nümunədəki hər bir elementin məzmunu müəyyən edilə bilər. Bu üsul əsasən metallurgiya, metallurgiya, materialların, materialların və digər sahələrdə metallurgiya, metal emalı və digər sahələrin tərkibi üçün istifadə olunur.

Bu üsullar kəmiyyət təhlili və skandiumun keyfiyyətinə nəzarət üçün laboratoriyada və sənayedə geniş istifadə olunur. Müvafiq metodun seçimi nümunə növü, tələb olunan aşkarlıq və aşkar dəqiqliyi kimi amillərdən asılıdır.

Scandium Atom udma metodunun xüsusi tətbiqi

Element ölçülməsində, Atom udma spektroskopiyasında kimyəvi xüsusiyyətlərin, mürəkkəb tərkibi və elementlərin məzmununu öyrənmək üçün təsirli bir vasitə təmin edən yüksək dəqiqliyə və həssaslığa malikdir.

Sonrakı, dəmir elementin məzmununu ölçmək üçün Atom Everbasyon Spottipopiyasından istifadə edəcəyik.

Xüsusi addımlar aşağıdakılardır:

Nümunəni sınanacaq hazırlayın. Nümunənin ölçülməsi üçün bir həll hazırlamaq, sonrakı ölçmələri asanlaşdırmaq üçün həzm üçün qarışıq turşudan istifadə etmək ümumiyyətlə lazımdır.

Uyğun bir atom udma spektrometrini seçin. Test ediləcək nümunənin xüsusiyyətlərinə və ölçülən tarayan məzmunun çeşidi əsasında uyğun bir atom udma spektrometrini seçin. Atom udma spektrometrinin parametrlərini tənzimləyin. Test mənbəyi, atomizer, detektor və s. Daxil olmaqla, Atom udma spektrometrinin parametrlərini tənzimləyin və test edilmiş element və alət modelinə əsaslanaraq.

Scandium elementinin udulmasını ölçün. Nümunəni bir atomizatora sınamaq və bir işıq mənbəyi vasitəsilə müəyyən bir dalğa uzunluğunun yüngül radiasiyasına yerləşdirin. Test edilmiş skandium elementi bu yüngül radiasiyanı udacaq və enerji səviyyəsinin keçidlərindən keçəcəkdir. Bir detektor vasitəsilə skandium elementinin udma hissəsini ölçün.

Scandium elementinin məzmununu hesablayın. Scandium elementinin məzmununu udma və standart əyriyə əsaslanaraq hesablayın.

Əsl işdə, saytın müəyyən ehtiyaclarına uyğun olaraq müvafiq ölçmə metodlarını seçmək lazımdır. Bu üsullar laboratoriyalar və sənaye sahələrində dəmirin təhlilində və aşkar edilməsində geniş istifadə olunur.
Skandiuma hərtərəfli girişimizin sonunda, oxucuların bu gözəl elementi daha dərin bir anlayış və biliklərə sahib ola biləcəyinə ümid edirik. Scandium, dövri cədvəldə vacib bir element kimi, yalnız elm sahəsində əsas rol oynayır, həm də gündəlik həyatda və digər sahələrdə geniş tətbiqlərə malikdir.
Müasir elm və texnologiyada skandiumun xüsusiyyətlərini, istifadə prosesini, istifadə prosesini və tətbiqi ilə tanış olmaqla, bu elementin bənzərsiz cazibədarlığını və potensialını görə bilərik. Aerokosmik materiallardan batareya texnologiyasından, neft-kimyadən tibbi avadanlıqlara qədər, skandiuma əsas rol oynayır.
Əlbəttə ki, Scandium həyatımıza rahatlıq gətirərkən, bunun da potensial riskləri də olduğunu başa düşməliyik. Buna görə, Scandiumun faydalarından zövq almalıyıq, mümkün problemlərin qarşısını almaq üçün ağlabatan istifadəyə və standart tətbiqetməyə da diqqət yetirməliyik. Gələcək elm və texnologiyanın inkişafında Scandiumun daha çox sahələrdə özünəməxsus üstünlüklərini oynamağı və həyatımıza daha rahatlıq və sürprizlər gətirməyi gözləyirik.