Ο γιος του φωτός ανάμεσα στα μέταλλα σπανίων γαιών – το σκάνδιο

Σκάνδιοείναι ένα χημικό στοιχείο με το σύμβολο του στοιχείουScκαι ατομικό αριθμό 21. Το στοιχείο είναι ένα μαλακό, ασημί-λευκό μεταβατικό μέταλλο που συχνά αναμιγνύεται μεγαδολίνιο, έρβιοκ.λπ. Η παραγωγή είναι πολύ μικρή και η περιεκτικότητά της στον φλοιό της γης είναι περίπου 0,0005%.

1. Το μυστήριο τουσκάνδιοστοιχείο

Το σημείο τήξης τουσκάνδιοείναι 1541 ℃, το σημείο βρασμού είναι 2836 ℃ και η πυκνότητα είναι 2,985 g/cm³. Το σκάνδιο είναι ένα ελαφρύ, ασημί-λευκό μέταλλο που είναι επίσης πολύ αντιδραστικό χημικά και μπορεί να αντιδράσει με ζεστό νερό για να δημιουργήσει υδρογόνο. Επομένως, το μεταλλικό σκάνδιο που βλέπετε στην εικόνα είναι σφραγισμένο σε μπουκάλι και προστατευμένο με αέριο αργό. Διαφορετικά, το σκάνδιο θα σχηματίσει γρήγορα ένα σκούρο κίτρινο ή γκρι στρώμα οξειδίου και θα χάσει τη γυαλιστερή μεταλλική του λάμψη.    

2. Κύριες χρήσεις του σκανδίου

Οι χρήσεις του σκανδίου (ως κύριας ουσίας εργασίας, όχι για ντόπινγκ) είναι συγκεντρωμένες σε πολύ φωτεινές κατευθύνσεις και δεν είναι υπερβολή να το αποκαλούμε γιος του φωτός.

1). Η λάμπα νατρίου σκανδίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να φέρει φως σε χιλιάδες νοικοκυριά. Αυτή είναι μια ηλεκτρική πηγή φωτός αλογονιδίου μετάλλου: ο λαμπτήρας γεμίζει με ιωδιούχο νάτριο και ιωδιούχο σκάνδιο και προστίθενται ταυτόχρονα σκάνδιο και φύλλο νατρίου. Κατά την εκφόρτιση υψηλής τάσης, τα ιόντα σκανδίου και τα ιόντα νατρίου αντίστοιχα εκπέμπουν φως με τα χαρακτηριστικά μήκη κύματος εκπομπής τους. Οι φασματικές γραμμές του νατρίου είναι δύο διάσημες κίτρινες ακτίνες στα 589,0 και 589,6 nm, ενώ οι φασματικές γραμμές του σκανδίου είναι μια σειρά εκπομπών σχεδόν υπεριώδους και μπλε φωτός από 361,3 έως 424,7 nm. Επειδή είναι συμπληρωματικά χρώματα, το συνολικό ανοιχτό χρώμα που παράγεται είναι το λευκό φως. Ακριβώς επειδή ο λαμπτήρας νατρίου σκανδίου έχει τα χαρακτηριστικά της υψηλής φωτεινής απόδοσης, του καλού χρώματος φωτός, της εξοικονόμησης ενέργειας, της μεγάλης διάρκειας ζωής και της ισχυρής ικανότητας θραύσης της ομίχλης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ευρέως σε τηλεοπτικές κάμερες και πλατείες, στάδια και φωτισμό δρόμων. και ονομάζεται τρίτη γενιά. πηγή φωτός. Στην Κίνα, αυτό το είδος λαμπτήρα προωθείται σταδιακά ως νέα τεχνολογία, αλλά σε ορισμένες ανεπτυγμένες χώρες, αυτό το είδος λαμπτήρα έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως ήδη από τις αρχές της δεκαετίας του 1980.

2). Τα ηλιακά φωτοβολταϊκά κύτταρα μπορούν να συλλέξουν το φως που είναι διάσπαρτο στο έδαφος και να το μετατρέψουν σε ηλεκτρική ενέργεια που οδηγεί την ανθρώπινη κοινωνία. Το σκάνδιο είναι το καλύτερο μέταλλο φραγμού σε φωτοβολταϊκά κύτταρα πυριτίου μετάλλου-μονωτικού-ημιαγωγού και ηλιακών κυψελών

3). Πηγή ακτίνων γάμμα, αυτό το μαγικό όπλο μπορεί να εκπέμπει μεγάλο φως από μόνο του, αλλά αυτό το είδος φωτός δεν μπορεί να ληφθεί με γυμνά μάτια μας. Είναι μια ροή φωτονίων υψηλής ενέργειας. Αυτό που συνήθως εξάγουμε από ορυκτά είναι το 45Sc, το οποίο είναι το μόνο φυσικό ισότοπο του σκανδίου. Κάθε πυρήνας 45Sc έχει 21 πρωτόνια και 24 νετρόνια. Αν βάλουμε σκάνδιο σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα και το αφήσουμε να απορροφήσει ακτινοβολία νετρονίων, όπως ακριβώς βάζουμε έναν πίθηκο στον αλχημειακό κλίβανο του Taishang Laojun για 7.749 ημέρες, θα γεννηθεί το 46Sc με ένα ακόμη νετρόνιο στον πυρήνα. Το 46Sc, ένα τεχνητό ραδιενεργό ισότοπο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πηγή ακτίνων γάμμα ή άτομο ιχνηθέτη και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για ακτινοθεραπεία κακοήθων όγκων. Υπάρχουν αμέτρητες χρήσεις όπως λέιζερ γρανάτη υττρίου-γαλλίου-σκανδίου, υπέρυθρες οπτικές ίνες γυαλιού φθοριούχου σκανδίου και σωλήνες καθοδικών ακτίνων επικαλυμμένοι με σκάνδιο σε τηλεοράσεις. Φαίνεται ότι το σκάνδιο είναι προορισμένο να είναι φωτεινό.

3, Κοινές ενώσεις του σκανδίου    1). Κρύσταλλος σκανδάτου τερβίου (TbScO3) - έχει καλή αντιστοίχιση πλέγματος με υπεραγωγούς δομής περοβσκίτη και είναι ένα εξαιρετικό σιδηροηλεκτρικό υλικό υποστρώματος λεπτής μεμβράνης

2).Κράμα σκανδίου αλουμινίου- Πρώτον, είναι ένα κράμα αλουμινίου υψηλής απόδοσης. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι βελτίωσης της απόδοσης των κραμάτων αλουμινίου. Μεταξύ αυτών, η μικροκράμα και η ενίσχυση και σκλήρυνση ήταν η πρώτη γραμμή της έρευνας για κράματα αλουμινίου υψηλής απόδοσης τα τελευταία 20 χρόνια. Στη ναυπηγική, την αεροδιαστημική Οι προοπτικές εφαρμογής σε τομείς υψηλής τεχνολογίας, όπως η βιομηχανία, οι πυραύλοι και η πυρηνική ενέργεια είναι πολύ ευρείες.

3).Οξείδιο του σκανδίου- Το οξείδιο του σκανδίου έχει εξαιρετικές φυσικές και χημικές ιδιότητες, επομένως έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στον τομέα της επιστήμης των υλικών. Πρώτον, το οξείδιο του σκανδίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρόσθετο σε κεραμικά υλικά, το οποίο μπορεί να βελτιώσει τη σκληρότητα, την αντοχή και την αντοχή στη φθορά των κεραμικών, καθιστώντας τα πιο ανθεκτικά. Επιπλέον, το οξείδιο του σκανδίου μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή υλικών υπεραγωγών υψηλής θερμοκρασίας. Αυτά τα υλικά παρουσιάζουν καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα σε χαμηλές θερμοκρασίες και έχουν μεγάλες δυνατότητες εφαρμογής.