Што такое скандый і яго звычайна выкарыстоўваюцца метады тэсціравання

21 скандый і яго звычайна выкарыстоўваюцца метады тэсціравання

Сардэчна запрашаем у гэты свет элементаў, поўных таямніцы і абаяння. Сёння мы разам вывучым спецыяльны элемент -скандый. Хоць гэты элемент можа быць не распаўсюджаным у нашым паўсядзённым жыцці, ён гуляе важную ролю ў навуцы і прамысловасці.

Скандый, гэты цудоўны элемент, мае мноства дзіўных уласцівасцей. Гэта член сям'і рэдкай зямлі. Як і іншыяЭлементы рэдкай зямлі, атамная структура Скандыі поўная таямніцы. Менавіта гэтыя унікальныя атамныя структуры прымушаюць скандый адыгрываць незаменную ролю ў фізіцы, хіміі і матэрыялазнаўстве.

Адкрыццё Скандыю поўнае паваротаў і цяжкасцей. Гэта пачалося ў 1841 годзе, калі шведскі хімік Lfnilson (1840 ~ 1899) спадзяваўся аддзяліць іншыя элементы ад вычышчаныхэрбіумЗямля падчас вывучэння лёгкіх металаў. Пасля 13 разоў частковага раскладання нітратаў ён, нарэшце, атрымаў 3,5 г чыстагаytterbiumЗямля. Аднак ён выявіў, што атамная маса іттэрбія, які ён атрымаў, не адпавядаў атамнай масу ytterbium, які раней, які даваў Малінак. Рэзкавокі Нэльсан зразумеў, што ў ім можа быць нейкі лёгкі элемент. Такім чынам, ён працягваў апрацоўваць Ітэрбій, які ён атрымаў з тым жа працэсам. Нарэшце, калі засталася толькі дзесятая частка ўзору, вымераная атамная маса знізілася да 167,46. Гэты вынік блізкі да атамнай масы yttrium, таму Нэльсан назваў яго "Скандыем".

Хоць Нэльсан выявіў Скандый, гэта не прыцягвала асаблівай увагі з боку навуковай супольнасці з -за рэдкасці і цяжкасці ў разлуку. І толькі ў канцы 19 стагоддзя, калі даследаванні рэдкіх Зямлі сталі тэндэнцыяй, скандыум быў зноў адкрыты і вывучаны.

Такім чынам, давайце адправімся ў гэтае падарожжа па вывучэнні Скандыю, раскрыць сваю таямніцу і зразумець гэты, здавалася б, звычайны, але на самай справе чароўны элемент.

Паля заяўкі Скандыю
Сімвал скандыю-гэта SC, а яго атамны лік-21. Элемент-мяккі, серабрыста-белы пераходны метал. Хоць Scandium не з'яўляецца звычайным элементам у зямной кары, у яго ёсць шмат важных палёў прыкладанняў, галоўным чынам у наступных аспектах:

1. Аэракасмічная прамысловасць: алюміній Scandium-гэта лёгкі, высокатрывачны сплаў, які выкарыстоўваецца ў самалётах, частках рухавіка і вытворчасці ракет у аэракасмічнай прамысловасці. Даданне скандыю можа палепшыць трываласць і карозію сплаву, адначасова зніжаючы шчыльнасць сплаву, што робіць аэракасмічную тэхніку больш лёгкім і даўгавечным.
2. Ровары і спартыўнае абсталяванне:Скандый алюмінійтаксама выкарыстоўваецца для вырабу ровараў, гольф -клубаў і іншага спартыўнага абсталявання. Дзякуючы сваёй выдатнай трываласці і лёгкасці,Скандыум сплаўМожа павысіць прадукцыйнасць спартыўнага абсталявання, паменшыць вагу і павысіць трываласць матэрыялу.
3. Асвятляльная прамысловасць:Скандый йодыдвыкарыстоўваецца ў якасці напаўняльніка ў ксенонавай лямпы высокай інтэнсіўнасці. Такія лямпачкі выкарыстоўваюцца ў фатаграфіі, кінавытворчасці, асвятленні сцэнічнага і медыцынскага абсталявання, таму што іх спектральныя характарыстыкі вельмі блізкія да натуральнага сонечнага святла.
4. Паліўныя элементы:Скандый алюмінійтаксама знаходзіць прымяненне ў цвёрдых аксідных паліўных элементах (SOFC). У гэтых батарэях,Скандыум-алюмініевы сплаўвыкарыстоўваецца ў якасці аноднага матэрыялу, які мае высокую праводнасць і стабільнасць, дапамагаючы павысіць эфектыўнасць і прадукцыйнасць паліўных элементаў.
5. Навуковыя даследаванні: Скандыум выкарыстоўваецца ў якасці матэрыялу дэтэктара ў навуковых даследаваннях. У эксперыментах па ядзернай фізіцы і паскаральніках часціц сцинтилляции скандыі выкарыстоўваюцца для выяўлення выпраменьвання і часціц.
6. Іншыя прыкладанні: Скандыум таксама выкарыстоўваецца ў якасці высокатэмпературнага звышправадніка і ў некаторых спецыяльных сплавах для паляпшэння ўласцівасцей сплаву. З -за цудоўных характарыстык скандыю ў працэсе анадавання ён таксама выкарыстоўваецца ў вытворчасці электродавых матэрыялаў для літый -батарэй і іншых электронных прылад.

Важна адзначыць, што, нягледзячы на ​​шматлікія прыкладанні, вытворчасць і выкарыстанне Scandium абмежаваныя і адносна дарагія з -за яго адноснай дэфіцыту, таму яго кошт і альтэрнатывы трэба ўважліва ўлічваць пры яго выкарыстанні.

Фізічныя ўласцівасці элемента скандыі

1. Атамная структура: ядро ​​Скандыю складаецца з 21 пратонаў і звычайна змяшчае 20 нейтронаў. Такім чынам, яго стандартная атамная маса (адносная атамная маса) складае каля 44,955908. З пункту гледжання атамнай структуры, электронная канфігурацыя скандыі складае 1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P⁶ 3D¹ 4S².
2. Фізічны стан: Скандый цвёрды пры пакаёвай тэмпературы і мае серабрыста-белы выгляд. Яго фізічны стан можа мяняцца ў залежнасці ад змены тэмпературы і ціску.
3. Шчыльнасць: Шчыльнасць скандыю складае каля 2,989 г/см3. Гэтая адносна нізкая шчыльнасць робіць яго лёгкім металам.
4. Кропка плаўлення: Кропка плаўлення Скандыю складае каля 1541 градуса Цэльсія (2806 градусаў па Фарэнгейце), што сведчыць аб тым, што ён мае адносна высокую тэмпературу плаўлення. 5. Кропка кіпення: Скандый мае тэмпературу кіпення каля 2836 градусаў Цэльсія (5137 градусаў па Фарэнгейце), што азначае, што для выпарэння патрабуецца высокая тэмпература.
6. Электрычная праводнасць: Скандыум - добры правадыр электраэнергіі з разумнай электрычнай праводнасці. Хоць гэта не так добра, як звычайныя праводныя матэрыялы, такія як медзь або алюміній, ён па -ранейшаму карысны ў некаторых спецыяльных дадатках, такіх як электралітычныя клеткі і аэракасмічныя прыкладанні.
7. Цеплаправоднасць: Скандый мае адносна высокую цеплаправоднасць, што робіць яго добрым цеплавым правадніком пры высокіх тэмпературах. Гэта карысна ў некаторых высокатэмпературных прыкладаннях.
8. Крышталічная структура: Скандый мае шасцігранную крышталічную структуру, якая азначае, што яго атамы спакаваны ў закрыты шасцікутнік у крышталі.
9. Магнетызм: Скандыум дыямагнітны пры пакаёвай тэмпературы, гэта значыць, яго не прыцягваюць і не адштурхоўваюцца ад магнітных палёў. Яго магнітнае паводзіны звязана з яго электроннай структурай.
10. Радыёактыўнасць: усе ўстойлівыя ізатопы Скандыю не з'яўляюцца радыеактыўнымі, таму гэта нерадыёактыўны элемент.

Scandium-гэта адносна лёгкі метал з высокім узроўнем плавання з некалькімі спецыяльнымі прыкладаннямі, асабліва ў аэракасмічнай прамысловасці і матэрыялазнаўстве. Хоць ён звычайна не сустракаецца ў прыродзе, яго фізічныя ўласцівасці робяць яго адназначна карысным у некалькіх галінах.

Хімічныя ўласцівасці скандыю

Скандыум - гэта элемент пераходнага металу.
1. Атамная структура: атамная структура Скандыю складаецца з 21 пратонаў і звычайна каля 20 нейтронаў. Яго электронная канфігурацыя складае 1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P⁶ 3D¹ 4S², што сведчыць аб тым, што ў яго ёсць адзін незапоўнены D арбітал.
2. Хімічны сімвал і атамны лік: Хімічны сімвал Скандыю з'яўляецца SC, а яго атамны лік - 21.
3. Электранегатыўнасць: Скандый мае адносна нізкую электраактыўнасць каля 1,36 (у адпаведнасці з электранегатыўнасцю Паўла). Гэта азначае, што ён, як правіла, губляе электроны, утвараючы станоўчыя іёны.
4. Стан акіслення: Скандыум звычайна існуе ў стане акіслення +3, а значыць, ён страціў тры электроны, утвараючы іён SC³⁺. Гэта яго найбольш распаўсюджаны стан акіслення. Хоць SC²⁺ і SC⁴⁺ таксама магчымыя, яны менш стабільныя і менш распаўсюджаныя.
5. Злучэнні: Скандый у асноўным утварае злучэнні з такімі элементамі, як кісларод, сера, азот і вадарод. Некаторыя распаўсюджаныя злучэнні скандыі ўключаюцьАксід скандыю (SC2O3) і галогеніды скандыю (напрыклад, якСкандыум хларыд, SCCL3).
6. Рэактыўнасць: Скандый - гэта адносна рэактыўны метал, але ён хутка акісляецца ў паветры, утвараючы аксідную плёнку аксіду скандыю, што прадухіляе далейшыя рэакцыі акіслення. Гэта таксама робіць скандый адносна стабільным і мае пэўную карозію.
7. Растваральнасць: Скандыум павольна раствараецца ў большасці кіслот, але ў шчолачных умовах лягчэй раствараецца. Ён нерастваральны ў вадзе, паколькі яго аксідная плёнка прадухіляе далейшыя рэакцыі з малекуламі вады.

8. Лантанід, падобныя на хімічныя ўласцівасці: хімічныя ўласцівасці Скандыю падобныя на характарыстыкі серыі лантанідаў (лантан, Гадоліній, неадымаі г.д.), таму ён часам класіфікуецца як элемент, падобны на лантанід. Такое падабенства ў асноўным адлюстроўваецца ў іённым радыусе, складаных уласцівасцях і некаторай рэактыўнасці.
9. Ізатопы: Скандый мае некалькі ізатопаў, толькі некаторыя з якіх стабільныя. Самы ўстойлівы ізатоп-SC-45, які мае доўгі перыяд паўраспаду і не з'яўляецца радыеактыўным.

Скандыум з'яўляецца адносна рэдкім элементам, але з-за некаторых унікальных хімічных і фізічных уласцівасцей ён гуляе важную ролю ў некалькіх галінах прымянення, асабліва ў аэракасмічнай прамысловасці, матэрыялазнаўства і некаторых высокатэхналагічных прыкладаннях.

Біялагічныя ўласцівасці скандыю

Скандыум не з'яўляецца звычайным элементам прыроды. Таму ён не валодае біялагічнымі ўласцівасцямі ў арганізмах. Біялагічныя ўласцівасці звычайна ўключаюць біялагічную актыўнасць, біялагічную паглынанне, метабалізм і ўплыў элементаў на жывыя арганізмы. Паколькі Scandium не з'яўляецца элементам, неабходным для жыцця, у невядомых арганізмаў няма біялагічнай патрэбы і выкарыстання для скандыі.
Уплыў скандыю на арганізмы ў асноўным звязаны з яго радыеактыўнасцю. Некаторыя ізатопы скандыю з'яўляюцца радыеактыўнымі, таму калі чалавечы арганізм ці іншыя арганізмы падвяргаюцца радыеактыўным скандыю, гэта можа выклікаць небяспечнае ўздзеянне выпраменьвання. Звычайна такая сітуацыя ўзнікае ў пэўных сітуацыях, як даследаванне ядзерных навук, прамянёвая тэрапія або ядзерныя аварыі.
Скандый не ўзаемадзейнічае з арганізмамі і ёсць небяспека выпраменьвання. Таму гэта не з'яўляецца важным элементам у арганізмах.

Скандыум з'яўляецца адносна рэдкім хімічным элементам, і яго размеркаванне ў прыродзе адносна абмежаваны. Вось падрабязнае ўвядзенне ў размеркаванне Скандыі ў прыродзе:

1. Змест у прыродзе: Скандыум існуе ў адносна невялікіх колькасцях у зямной кары. Сярэдні ўтрыманне ў зямной кары складае каля 0,0026 мг/кг (або 2,6 часткі на мільён). Гэта робіць скандый адным з больш рэдкіх элементаў у зямной кары.

2. Выяўленне ў мінералах: Нягледзячы на ​​абмежаванае ўтрыманне, скандый можна знайсці ў некаторых мінералах, у асноўным у выглядзе аксідаў або сілікатаў. Некаторыя мінералы, якія змяшчаюць скандый, ўключаюць скандыніт і даламіт.

3. Выманне Скандыю: З -за абмежаванага размеркавання ў прыродзе адносна складана здабыць чысты скандый. Звычайна скандый атрымліваецца ў выглядзе пабочнага прадукту працэсу плаўкі алюмінія, як гэта адбываецца з алюмініяй у баксіце.

4. Геаграфічнае распаўсюджванне: Скандыум распаўсюджваецца ў свеце, але не раўнамерна. У некаторых краінах, такіх як Кітай, Расія, Нарвегія, Швецыя і Бразілія, маюць багатыя радовішчы скандыі, а ў іншых рэгіёнах іх рэдка ёсць.

Хоць Scandium мае абмежаванае распаўсюджванне ў прыродзе, ён гуляе важную ролю ў некаторых высокатэхналагічных і прамысловых прыкладаннях, таму яго

Здабыча і выплаўка элемента скандыю

Скандыум з'яўляецца рэдкім металічным элементам, а яго працэсы здабычы і здабычы даволі складаныя. Ніжэй прыведзены падрабязнае ўвядзенне ў працэс майнинга і здабычы элемента скандыю:

1. Выманне Скандыі: Скандый не існуе ў яго элементарнай форме, але звычайна існуе ў мікраэлементах у рудах. Асноўныя руды скандыі ўключаюць ванадый Скандый руды, цыркону і руду Yttrium. Змест скандыю ў гэтых рудах адносна нізкі.

Працэс здабывання скандыю звычайна ўключае ў сябе наступныя этапы:

a. Здабыча: раскопкі руд, якія змяшчаюць скандый.

нар. Апрацоўка разгрому і руды: драбненне і перапрацоўка руд, каб аддзяліць карысныя руды ад адходаў.

c. Флотацыя: У працэсе флотацыі руды, якія змяшчаюць скандый, аддзяляюцца ад іншых прымешак.

в. Растварэнне і зніжэнне: гідраксід скандыі звычайна раствараецца, а затым зводзіцца да металічнага скандыю пры аднаўленні агента (звычайна алюміній).

е. Электралітычная экстракцыя: паніжаны скандый экстрагуецца праз электралітычны працэс для атрымання высокай чысцініСкандыум метал.

3. Выпраўленне скандыі: праз шматлікія працэсы растварэння і крышталізацыі чысціню скандыю можа быць яшчэ больш палепшана. Агульны метад - аддзяленне і крышталізацыя злучэнняў скандыю праз працэсы хлоравання або газавання, каб атрымацьСкандыум высокай чысціні.

Варта адзначыць, што з-за дэфіцыту скандыі, працэсы здабычы і перапрацоўкі патрабуюць вельмі дакладнай хімічнай інжынерыі і звычайна ствараюць значную колькасць адходаў і пабочных прадуктаў. Такім чынам, майнинг і здабыча элемента скандыю - гэта складаны і дарагі праект, які звычайна ў спалучэнні з працэсам майнинга і здабычы іншых элементаў для павышэння эканамічнай эфектыўнасці.

Метады выяўлення скандыю
1. Атамная спектраметрыя паглынання (AAS): Атамная спектраметрыя паглынання - гэта звычайна выкарыстоўваецца метад колькаснага аналізу, які выкарыстоўвае спектры паглынання на пэўных даўжынях хваль для вызначэння канцэнтрацыі скандыю ў пробе. Ён распыляе ўзор, які трэба выпрабаваць у полыме, а затым вымярае інтэнсіўнасць паглынання скандыю ў пробе праз спектраметр. Гэты метад падыходзіць для выяўлення мікраэлементаў скандыю.
2. Індуктыўна звязаная з плазменнай аптычнай выкіднай спектраметрыяй (ICP-OES): індуктыўна звязаная з плазменнай аптычнай выкіднай спектраметрыяй з'яўляецца вельмі адчувальны і селектыўны аналітычны метад, які шырока выкарыстоўваецца ў шматліменным аналізе. Ён распыляе ўзор і ўтварае плазму і вызначае пэўную даўжыню хвалі і інтэнсіўнасць выпраменьвання скандыю ў спектраметры.
3. Іксплуактыўна звязаная з плазменнай масавай спектраметрыяй (ICP-MS): індуктыўна спалучаная мас-спектраметрыя плазмы-гэта вельмі адчувальны і аналітычны метад з высокім дазволам, які можа быць выкарыстаны для вызначэння суадносін ізатопаў і аналізу мікраэлементаў. Ён распыляе ўзор і ўтварае плазму і вызначае суадносіны масы і зарадкі скандыю ў мас-спектраметры. 4. Рэнтгенаўская флуарэсцэнтная спектраметрыя (XRF): рэнтгенаўская флуарэсцэнтная спектраметрыя выкарыстоўвае спектр флуарэсцэнцыі, атрыманы пасля таго, як узор узбуджаецца рэнтгенаўскімі прамянямі для аналізу зместу элементаў. Ён можа хутка і неразбуральна вызначыць утрыманне скандыю ў пробе.
5. Прамая спектраметрыя для чытання: Таксама вядомая як фотаэлектрычная прамое чытанне спектраметрыі, гэта аналітычная методыка, якая выкарыстоўваецца для аналізу зместу элементаў у пробе. Вызначэнне спектраметрыі чытання заснавана на прынцыпе спектраметрыі атамнай эмісіі. Ён выкарыстоўвае высокатэмпературныя электрычныя іскры ці дугі, каб непасрэдна выпарыць элементы ў пробе з цвёрдага стану і выпраменьваць характэрныя спектральныя лініі ў узбуджаным стане. Кожны элемент мае унікальную лінію выкідаў, і яго інтэнсіўнасць прапарцыйная зместу элемента ў пробе. Вымяраючы інтэнсіўнасць гэтых характэрных спектральных ліній, можна вызначыць утрыманне кожнага элемента ў пробе. Гэты метад у асноўным выкарыстоўваецца для аналізу кампазіцыі металаў і сплаваў, асабліва ў металургіі, апрацоўцы металаў, матэрыялазнаўства і іншых палёў.

Гэтыя метады шырока выкарыстоўваюцца ў лабараторыі і прамысловасці для колькаснага аналізу і кантролю якасці скандыю. Выбар адпаведнага метаду залежыць ад такіх фактараў, як тып узору, неабходная мяжа выяўлення і дакладнасць выяўлення.

Спецыфічнае прымяненне метаду атамнага паглынання Скандыю

У вымярэнні элементаў атамная паглынальная спектраскапія мае высокую дакладнасць і адчувальнасць, забяспечваючы эфектыўныя сродкі для вывучэння хімічных уласцівасцей, складанага складу і ўтрымання элементаў.

Далей мы будзем выкарыстоўваць атамную паглынальную спектраскапію для вымярэння ўтрымання элемента жалеза.

Канкрэтныя крокі наступныя:

Падрыхтуйце ўзор, які будзе правераны. Для падрыхтоўкі раствора ўзору, які трэба вымераць, звычайна неабходна выкарыстоўваць змешаную кіслату для стрававання, каб палегчыць наступныя вымярэнні.

Выберыце падыходны атамны паглынальны спектрометр. Выберыце падыходны атамны спектраметр паглынання на аснове ўласцівасцей пробы, які будзе правераны, і дыяпазон утрымання скандыю, які трэба вымераць. Адрэгулюйце параметры атамнага паглынальнага спектрометра. Адрэгулюйце параметры атамнага паглынальнага спектрометра, уключаючы крыніцу святла, распыляльнік, дэтэктар і г.д., на аснове выпрабаванага элемента і мадэлі прыбораў.

Вымерайце паглынанне элемента скандыю. Змесціце ўзор, які трэба выпрабаваць у распыляльнік, і выпраменьваць святло выпраменьвання пэўнай даўжыні хвалі праз крыніцу святла. Элемент скандыю, які трэба выпрабаваць, паглынае гэтае святло і перанесены пераходы ўзроўню энергіі. Вымерайце паглынанне элемента скандыю праз дэтэктар.

Вылічыце ўтрыманне элемента скандыю. Вылічыце ўтрыманне элемента скандыю на аснове паглынання і стандартнай крывой.

У фактычнай працы неабходна выбраць адпаведныя метады вымярэння ў адпаведнасці з канкрэтнымі патрэбамі сайта. Гэтыя метады шырока выкарыстоўваюцца пры аналізе і выяўленні жалеза ў лабараторыях і галінах.
Напрыканцы нашага ўсебаковага ўвядзення ў Scandium мы спадзяемся, што чытачы змогуць больш глыбока зразумець і ведаць гэты цудоўны элемент. Скандыум, як важны элемент перыядычнай табліцы, не толькі адыгрывае ключавую ролю ў галіне навукі, але і мае шырокі спектр прыкладанняў у паўсядзённым жыцці і іншых галінах.
Вывучаючы ўласцівасці, выкарыстанне, працэс выяўлення і прымяненне скандыю ў сучаснай навуцы і тэхналогіях, мы можам убачыць унікальны шарм і патэнцыял гэтага элемента. Ад аэракасмічных матэрыялаў да тэхналогіі батарэі, ад нафтахіміі да медыцынскага абсталявання, Scandium гуляе ключавую ролю.
Вядома, нам таксама трэба ўсвядоміць, што ў той час як Скандыум прыносіць зручнасць для нашага жыцця, гэта таксама мае некаторыя патэнцыйныя рызыкі. Такім чынам, у той час як нам трэба карыстацца перавагамі Скандыю, мы павінны таксама звярнуць увагу на разумнае выкарыстанне і стандартызаванае прымяненне, каб пазбегнуць магчымых праблем. У далейшым развіцці навукі і тэхнікі мы чакаем, што Scandium згуляе свае унікальныя перавагі ў большай колькасці і прынясе больш зручнасці і сюрпрызаў для нашага жыцця.