Skandium nədir və onun tez-tez istifadə olunan test üsulları

21 Scandium və onun tez-tez istifadə olunan sınaq üsulları

Sirr və cazibədarlıqla dolu bu elementlər dünyasına xoş gəlmisiniz. Bu gün biz birlikdə xüsusi bir elementi araşdıracağıq -skandium. Bu element gündəlik həyatımızda çox rast gəlinməsə də, elm və sənayedə mühüm rol oynayır.

Skandium, bu ecazkar element bir çox heyrətamiz xüsusiyyətlərə malikdir. Nadir torpaq elementləri ailəsinin üzvüdür. Başqaları kiminadir torpaq elementləri, skandiumun atom quruluşu sirrlə doludur. Məhz bu unikal atom strukturları skandiumun fizika, kimya və materialşünaslıqda əvəzsiz rol oynamasına səbəb olur.

Skandiumun kəşfi bükülmələr və dönüşlər və çətinliklərlə doludur. Bu, 1841-ci ildə, İsveç kimyaçısı LFNilson (1840-1899) təmizlənmiş elementlərdən digər elementləri ayırmağa ümid etdiyi zaman başladı.erbiumyüngül metalları öyrənərkən torpaq. Nitratların 13 dəfə qismən parçalanmasından sonra o, nəhayət, 3,5 q saf əldə etdi.iterbiumtorpaq. Lakin o, əldə etdiyi iterbiumun atom çəkisinin Malinacın əvvəllər verdiyi iterbiumun atom çəkisi ilə üst-üstə düşməyəcəyini müəyyən etmişdir. Kəskin gözlü Nelson başa düşdü ki, onun içində hansısa yüngül element ola bilər. Beləliklə, o, eyni proseslə əldə etdiyi iterbiumu emal etməyə davam etdi. Nəhayət, nümunənin yalnız onda biri qaldıqda, ölçülmüş atom çəkisi 167,46-a düşdü. Bu nəticə ittriumun atom çəkisinə yaxındır, ona görə də Nelson onu “Skandium” adlandırmışdır.

Nelson skandiumu kəşf etsə də, nadirliyi və ayrılması çətinliyi səbəbindən elmi ictimaiyyətin diqqətini cəlb etməmişdir. Yalnız 19-cu əsrin sonlarında, nadir torpaq elementləri üzərində tədqiqatlar tendensiyaya çevriləndə, skandium yenidən kəşf edildi və öyrənildi.

Beləliklə, gəlin skandiumu kəşf etmək, onun sirrini açmaq və bu adi görünən, lakin əslində cazibədar elementi anlamaq üçün bu səyahətə çıxaq.

Skandiumun tətbiq sahələri
Skandiumun simvolu Sc, atom nömrəsi isə 21-dir. Element yumşaq, gümüşü-ağ keçid metalıdır. Skandium yer qabığının ümumi elementi olmasa da, əsasən aşağıdakı aspektlərdə bir çox mühüm tətbiq sahələrinə malikdir:

1. Aerokosmik Sənaye: Skandium alüminium aerokosmik sənayedə təyyarə konstruksiyalarında, mühərrik hissələrində və raket istehsalında istifadə edilən yüngül, yüksək möhkəmlikli bir ərintidir. Skandiumun əlavə edilməsi ərintinin möhkəmliyini və korroziyaya davamlılığını yaxşılaşdıraraq, ərintinin sıxlığını azalda bilər, aerokosmik avadanlıqları daha yüngül və davamlı edir.
2. Velosipedlər və İdman Avadanlıqları:Skandium alüminiumvelosipedlər, qolf klubları və digər idman avadanlıqlarının istehsalı üçün də istifadə olunur. Mükəmməl gücü və yüngülliyinə görə,skandium ərintisiidman avadanlıqlarının işini yaxşılaşdıra, çəkisini azalda və materialın davamlılığını artıra bilər.
3. İşıqlandırma Sənayesi:Skandium yodidyüksək intensivlikli ksenon lampalarda doldurucu kimi istifadə olunur. Belə lampalar fotoqrafiya, kino çəkilişi, səhnə işıqlandırması və tibbi avadanlıqlarda istifadə olunur, çünki onların spektral xüsusiyyətləri təbii günəş işığına çox yaxındır.
4. Yanacaq hüceyrələri:Skandium alüminiumhəmçinin bərk oksid yanacaq hüceyrələrində (SOFC) tətbiq tapır. Bu batareyalarda,skandium-alüminium ərintisiyüksək keçiriciliyə və sabitliyə malik olan, yanacaq elementlərinin səmərəliliyini və işini yaxşılaşdırmağa kömək edən anod materialı kimi istifadə olunur.
5. Elmi tədqiqat: Skandium elmi tədqiqatlarda detektor materialı kimi istifadə olunur. Nüvə fizikası təcrübələrində və hissəcik sürətləndiricilərində radiasiya və hissəcikləri aşkar etmək üçün skandium sintillyasiya kristallarından istifadə edilir.
6. Digər tətbiqlər: Skandium həmçinin yüksək temperaturlu superkeçirici kimi və ərintinin xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq üçün bəzi xüsusi ərintilərdə 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 tətbiqinə baxmayaraq, skandiumun istehsalı və istifadəsi məhduddur və nisbi qıtlığına görə nisbətən bahalıdır, ona görə də istifadə edərkən onun dəyəri və alternativləri diqqətlə nəzərdən keçirilməlidir.

Skandium Elementinin Fiziki Xüsusiyyətləri

1. Atom quruluşu: Skandiumun nüvəsi 21 protondan ibarətdir və adətən 20 neytrondan ibarətdir. Buna görə də, onun standart atom çəkisi (nisbi atom kütləsi) təxminən 44,955908-dir. Atom quruluşu baxımından skandiumun elektron konfiqurasiyası 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s²-dir.
2. Fiziki vəziyyət: Skandium otaq temperaturunda bərkdir və gümüşü-ağ görünüşə malikdir. Onun fiziki vəziyyəti temperaturun və təzyiqin dəyişməsindən asılı olaraq dəyişə bilər.
3. Sıxlıq: Skandiumun sıxlığı təxminən 2,989 q/sm3 təşkil edir. Bu nisbətən aşağı sıxlıq onu yüngül metal edir.
4. Ərimə nöqtəsi: Skandiumun ərimə nöqtəsi təxminən 1541 dərəcə Selsi (2806 dərəcə Fahrenheit) təşkil edir ki, bu da onun nisbətən yüksək ərimə nöqtəsinə malik olduğunu göstərir. 5. Qaynama nöqtəsi: Skandiumun qaynama nöqtəsi təxminən 2836 dərəcə Selsi (5137 dərəcə Fahrenheit) təşkil edir ki, bu da onun buxarlanması üçün yüksək temperatur tələb etməsi deməkdir.
6. Elektrik keçiriciliyi: Skandium ağlabatan elektrik keçiriciliyi ilə yaxşı elektrik keçiricisidir. Mis və ya alüminium kimi ümumi keçirici materiallar qədər yaxşı olmasa da, elektrolitik hüceyrələr və aerokosmik tətbiqlər kimi bəzi xüsusi tətbiqlərdə hələ də faydalıdır.
7. İstilik keçiriciliyi: Skandium nisbətən yüksək istilik keçiriciliyinə malikdir və onu yüksək temperaturda yaxşı istilik keçirici edir. Bu, bəzi yüksək temperatur tətbiqlərində faydalıdır.
8. Kristal Struktur: Skandium altıbucaqlı sıx yığılmış kristal quruluşa malikdir, yəni onun atomları kristalda sıx şəkildə yığılmış altıbucaqlılara yığılmışdır.
9. Maqnetizm: Skandium otaq temperaturunda diamaqnitdir, yəni maqnit sahələri onu cəlb etmir və ya dəf etmir. Onun maqnit davranışı elektron quruluşu ilə bağlıdır.
10. Radioaktivlik: Skandiumun bütün sabit izotopları radioaktiv deyil, ona görə də radioaktiv olmayan elementdir.

Skandium nisbətən yüngül, yüksək ərimə nöqtəsinə malik bir metaldır, xüsusən də aerokosmik sənayedə və material elmində bir sıra xüsusi tətbiqlərə malikdir. Təbiətdə çox rast gəlinməsə də, fiziki xüsusiyyətləri onu bir neçə sahədə unikal şəkildə faydalı edir.

Skandiumun kimyəvi xassələri

Skandium keçid metal elementidir.
1. Atom quruluşu: Skandiumun atom quruluşu 21 protondan və adətən təxminən 20 neytrondan ibarətdir. Onun elektron konfiqurasiyası 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s²-dir, bu onun bir doldurulmamış d orbitalına malik olduğunu göstərir.
2. Kimyəvi simvol və atom nömrəsi: Skandiumun kimyəvi simvolu Sc, atom nömrəsi isə 21-dir.
3. Elektromənfilik: Skandium təxminən 1,36 (Paul elektronmənfiliyinə görə) nisbətən aşağı elektronmənfiliyə malikdir. Bu o deməkdir ki, müsbət ionlar yaratmaq üçün elektronları itirməyə meyllidir.
4. Oksidləşmə vəziyyəti: Skandium adətən +3 oksidləşmə vəziyyətində olur, yəni Sc³⁺ ionunu yaratmaq üçün üç elektron itirmişdir. Bu, onun ən ümumi oksidləşmə vəziyyətidir. Sc²⁺ və Sc⁴⁺ də mümkün olsa da, onlar daha az sabit və daha az yayılmışdır.
5. Birləşmələr: Skandium əsasən oksigen, kükürd, azot və hidrogen kimi elementlərlə birləşmələr əmələ gətirir. Bəzi ümumi skandium birləşmələri daxildirskandium oksidi (Sc2O3) və skandium halidləri (məsələnskandium xlorid, ScCl3).
6. Reaktivlik: Skandium nisbətən reaktiv metaldır, lakin o, havada sürətlə oksidləşərək skandium oksidinin oksid təbəqəsini əmələ gətirir və bu, sonrakı oksidləşmə reaksiyalarının qarşısını alır. Bu, həmçinin skandiumu nisbətən sabit edir və müəyyən korroziyaya davamlıdır.
7. Həll qabiliyyəti: Skandium əksər turşularda yavaş-yavaş həll olur, lakin qələvi şəraitdə daha asan həll olur. O, suda həll olunmur, çünki onun oksid filmi su molekulları ilə sonrakı reaksiyaların qarşısını alır.

8. Lantanid kimi kimyəvi xassələr: Skandiumun kimyəvi xassələri lantanidlər seriyasına bənzəyir (lantan, qadolinium, neodimiumvə s.), buna görə də bəzən lantanid kimi element kimi təsnif edilir. Bu oxşarlıq əsasən ion radiusunda, birləşmə xassələrində və bəzi reaktivlikdə əks olunur.
9. İzotoplar: Skandiumun çoxlu izotopları var, yalnız bəziləri sabitdir. Ən dayanıqlı izotop Sc-45-dir, uzun yarımxaricolma dövrünə malikdir və radioaktiv deyil.

Skandium nisbətən nadir elementdir, lakin bəzi unikal kimyəvi və fiziki xassələrinə görə bir neçə tətbiq sahələrində, xüsusən də aerokosmik sənayedə, materialşünaslıqda və bəzi yüksək texnologiyalı tətbiqlərdə mühüm rol oynayır.

Skandiumun bioloji xüsusiyyətləri

Skandium təbiətdə ümumi element deyil. Ona görə də orqanizmlərdə onun bioloji xüsusiyyətləri yoxdur. Bioloji xassələr adətən bioloji aktivliyi, bioloji udulmasını, maddələr mübadiləsini və elementlərin canlı orqanizmlərə təsirini əhatə edir. Skandium həyat üçün vacib element olmadığından, heç bir məlum orqanizmin skandiuma bioloji ehtiyacı və ya istifadəsi yoxdur.
Skandiumun orqanizmlərə təsiri əsasən onun radioaktivliyi ilə bağlıdır. Skandiumun bəzi izotopları radioaktivdir, ona görə də insan orqanizmi və ya digər orqanizmlər radioaktiv skandiuma məruz qalarsa, bu, təhlükəli radiasiyaya məruz qala bilər. Bu vəziyyət adətən nüvə elmi tədqiqatları, radioterapiya və ya nüvə qəzaları kimi xüsusi vəziyyətlərdə baş verir.
Skandium orqanizmlərlə faydalı təsir göstərmir və radiasiya təhlükəsi var. Buna görə də orqanizmlərdə vacib element deyil.

Skandium nisbətən nadir kimyəvi elementdir və təbiətdə yayılması nisbətən məhduddur. Skandiumun təbiətdə yayılmasına ətraflı giriş:

1. Təbiətdəki məzmun: Skandium Yer qabığında nisbətən az miqdarda mövcuddur. Yer qabığının orta məzmunu təxminən 0,0026 mq/kq (və ya milyonda 2,6 hissə) təşkil edir. Bu, skandiumu Yer qabığının daha nadir elementlərindən birinə çevirir.

2. Minerallarda kəşf: Məhdud tərkibə baxmayaraq, skandium bəzi minerallarda, əsasən oksidlər və ya silikatlar şəklində tapıla bilər. Skandium olan bəzi minerallara skandianit və dolomit daxildir.

3. Skandiumun çıxarılması: Təbiətdə məhdud paylanması səbəbindən təmiz skandium çıxarmaq nisbətən çətindir. Adətən, skandium alüminium əridilməsi prosesinin əlavə məhsulu kimi əldə edilir, çünki boksitdə alüminiumla baş verir.

4. Coğrafi paylanma: Skandium qlobal olaraq paylanır, lakin bərabər deyil. Çin, Rusiya, Norveç, İsveç və Braziliya kimi bəzi ölkələrdə zəngin skandium yataqları var, digər bölgələrdə isə nadir hallarda var.

Skandium təbiətdə məhdud paylansa da, bəzi yüksək texnologiyalı və sənaye tətbiqlərində mühüm rol oynayır, buna görə də onun

Skandium elementinin çıxarılması və əridilməsi

Skandium nadir metal elementidir və onun hasilatı və çıxarılması prosesləri kifayət qədər mürəkkəbdir. Aşağıda skandium elementinin çıxarılması və çıxarılması prosesinə ətraflı giriş verilmişdir:

1. Skandiumun çıxarılması: Skandium təbiətdə elementar formada mövcud deyil, adətən filizlərdə iz miqdarda olur. Əsas skandium filizlərinə vanadium skandium filizi, sirkon filizi və itrium filizi daxildir. Bu filizlərdə skandiumun miqdarı nisbətən azdır.

Skandiumun çıxarılması prosesi adətən aşağıdakı addımları əhatə edir:

a. Mədənçıxarma: tərkibində skandium olan filizlərin qazılması.

b. Kırma və filiz emalı: Faydalı filizləri tullantı süxurlardan ayırmaq üçün filizlərin əzilməsi və emalı.

c. Flotasiya: Flotasiya prosesi vasitəsilə tərkibində skandium olan filizlər digər çirklərdən ayrılır.

d. Həlletmə və reduksiya: Skandium hidroksid adətən həll edilir və sonra reduksiyaedici (adətən alüminium) tərəfindən metal skandiyə qədər azaldılır.

e. Elektrolitik ekstraksiya: Azaldılmış skandium yüksək təmizlik əldə etmək üçün elektrolitik proses vasitəsilə çıxarılır.skandium metalı.

3. Skandiumun təmizlənməsi: Çoxlu həll və kristallaşma prosesləri vasitəsilə skandiumun saflığı daha da yaxşılaşdırıla bilər. Ümumi bir üsul, əldə etmək üçün xlorlama və ya karbonlaşdırma prosesləri vasitəsilə skandium birləşmələrini ayırmaq və kristallaşdırmaqdır.yüksək təmizlikli skandium.

Qeyd etmək lazımdır ki, skandium çatışmazlığı səbəbindən hasilat və emal prosesləri yüksək dəqiqlikli kimya mühəndisliyi tələb edir və adətən əhəmiyyətli miqdarda tullantı və əlavə məhsullar yaradır. Buna görə də, skandium elementinin hasilatı və çıxarılması mürəkkəb və bahalı layihədir, adətən iqtisadi səmərəliliyi artırmaq üçün digər elementlərin hasilatı və çıxarılması prosesi ilə birləşdirilir.

Skandiumun aşkarlanması üsulları
1. Atom udma spektrometriyası (AAS): Atom absorbsiya spektrometriyası nümunədə skandiumun konsentrasiyasını müəyyən etmək üçün xüsusi dalğa uzunluqlarında udma spektrlərindən istifadə edən ümumi istifadə edilən kəmiyyət analiz üsuludur. O, alovda sınaqdan keçiriləcək nümunəni atomlaşdırır və sonra spektrometr vasitəsilə nümunədəki skandiumun udulma intensivliyini ölçür. Bu üsul skandiumun iz konsentrasiyalarının aşkarlanması üçün uygundur.
2. İnduktiv birləşmiş plazma optik emissiya spektrometriyası (ICP-OES): İnduktiv birləşdirilmiş plazma optik emissiya spektrometriyası çox elementli analizdə geniş istifadə olunan yüksək həssas və seçici analitik metoddur. Nümunəni atomlaşdırır və plazma əmələ gətirir və spektrometrdə skandium emissiyasının xüsusi dalğa uzunluğunu və intensivliyini təyin edir.
3. İnduktiv birləşmiş plazma kütlə spektrometriyası (ICP-MS): İnduktiv birləşmiş plazma kütlə spektrometriyası izotop nisbətinin təyini və iz elementlərinin təhlili üçün istifadə oluna bilən yüksək həssas və yüksək ayırdetmə qabiliyyətinə malik analitik metoddur. Nümunəni atomlaşdırır və plazma əmələ gətirir və kütlə spektrometrində skandiumun kütlə-yük nisbətini təyin edir. 4. X-ray flüoresan spektrometriyası (XRF): X-ray flüoresan spektrometriyası elementlərin məzmununu təhlil etmək üçün nümunə rentgen şüaları ilə həyəcanlandıqdan sonra yaranan flüoresan spektrdən istifadə edir. Nümunədə skandiumun tərkibini tez və qeyri-dağıdıcı şəkildə təyin edə bilər.
5. Birbaşa oxuma spektrometriyası: Fotoelektrik birbaşa oxuma spektrometriyası kimi də tanınır, nümunədəki elementlərin məzmununu təhlil etmək üçün istifadə edilən analitik üsuldur. Birbaşa oxuma spektrometriyası atom emissiya spektrometriyası prinsipinə əsaslanır. Nümunədəki elementləri bərk vəziyyətdən birbaşa buxarlamaq və həyəcanlı vəziyyətdə xarakterik spektral xətləri yaymaq üçün yüksək temperaturlu elektrik qığılcımları və ya qövslərdən istifadə edir. Hər bir elementin unikal emissiya xətti var və onun intensivliyi nümunədəki elementin məzmunu ilə mütənasibdir. Bu xarakterik spektral xətlərin intensivliyini ölçməklə nümunədəki hər bir elementin tərkibini müəyyən etmək olar. Bu üsul əsasən metalların və ərintilərin tərkibinin təhlili üçün, xüsusilə metallurgiya, metal emalı, materialşünaslıq və digər sahələrdə istifadə olunur.

Bu üsullar skandiumun kəmiyyət analizi və keyfiyyətinə nəzarət üçün laboratoriya və sənayedə geniş istifadə olunur. Müvafiq metodun seçimi nümunə növü, tələb olunan aşkarlama limiti və aşkarlama dəqiqliyi kimi amillərdən asılıdır.

Skandium atom udma metodunun xüsusi tətbiqi

Elementlərin ölçülməsində atom udma spektroskopiyası yüksək dəqiqliyə və həssaslığa malikdir, elementlərin kimyəvi xassələrini, birləşmə tərkibini və tərkibini öyrənmək üçün effektiv vasitədir.

Sonra, dəmir elementinin tərkibini ölçmək üçün atom udma spektroskopiyasından istifadə edəcəyik.

Xüsusi addımlar aşağıdakılardır:

Sınaq üçün nümunə hazırlayın. Ölçüləcək nümunənin məhlulunu hazırlamaq üçün, ümumiyyətlə, sonrakı ölçmələri asanlaşdırmaq üçün həzm üçün qarışıq turşudan istifadə etmək lazımdır.

Uyğun atom udma spektrometrini seçin. Sınaq ediləcək nümunənin xüsusiyyətlərinə və ölçüləcək skandium tərkibinin diapazonuna əsaslanaraq uyğun atom absorbsiya spektrometrini seçin. Atom absorbsiya spektrometrinin parametrlərini tənzimləyin. Sınaq edilmiş element və alət modeli əsasında işıq mənbəyi, atomizator, detektor və s. daxil olmaqla, atom udma spektrometrinin parametrlərini tənzimləyin.

Skandium elementinin udulmasını ölçün. Sınaq ediləcək nümunəni atomizatora yerləşdirin və işıq mənbəyi vasitəsilə müəyyən dalğa uzunluğunda işıq radiasiyasını buraxın. Sınaq ediləcək skandium elementi bu işıq radiasiyasını udacaq və enerji səviyyəsində keçidlərə məruz qalacaq. Bir detektor vasitəsilə skandium elementinin udulmasını ölçün.

Skandium elementinin tərkibini hesablayın. Absorbsiya və standart əyri əsasında skandium elementinin tərkibini hesablayın.

Faktiki işdə saytın xüsusi ehtiyaclarına uyğun olaraq müvafiq ölçmə üsullarını seçmək lazımdır. Bu üsullar laboratoriyalarda və sənayelərdə dəmirin təhlili və aşkarlanmasında geniş istifadə olunur.
Skandiuma hərtərəfli girişimizin sonunda ümid edirik ki, oxucular bu gözəl elementi daha dərindən başa düşə və biliyə sahib ola bilərlər. Skandium dövri sistemdə mühüm element kimi təkcə elm sahəsində əsas rol oynamır, həm də gündəlik həyatda və digər sahələrdə geniş tətbiq sahəsinə malikdir.
Skandiumun xüsusiyyətlərini, istifadəsini, kəşf prosesini və müasir elm və texnologiyada tətbiqini öyrənməklə biz bu elementin unikal cazibəsini və potensialını görə bilərik. Aerokosmik materiallardan tutmuş batareya texnologiyasına, neft-kimya məhsullarından tibbi avadanlıqlara qədər skandium əsas rol oynayır.
Əlbəttə ki, skandium həyatımıza rahatlıq gətirsə də, bəzi potensial risklərə malik olduğunu da dərk etməliyik. Buna görə də, skandiumun faydalarından istifadə etməmiz lazım olsa da, mümkün problemlərin qarşısını almaq üçün ağlabatan istifadəyə və standart tətbiqə də diqqət yetirməliyik. Skandium bizim dərindən öyrənməyə və başa düşməyə layiq elementdir. Elm və texnologiyanın gələcək inkişafında biz skandiumun daha çox sahədə özünəməxsus üstünlüklərini oynayacağını və həyatımıza daha çox rahatlıq və sürprizlər gətirəcəyini gözləyirik.