Zer den eskandioa eta gehien erabiltzen diren proba-metodoak

21 Eskandioa eta gehien erabiltzen diren proba-metodoak

Ongi etorri misterioz eta xarmaz betetako elementuen mundu honetara. Gaur, elkarrekin elementu berezi bat aztertuko dugu -eskandioa. Elementu hau gure eguneroko bizitzan ohikoa ez den arren, zeregin garrantzitsua betetzen du zientzian eta industrian.

Eskandioa, elementu zoragarri honek, propietate harrigarri asko ditu. Lur arraroen elementuen familiako kidea da. Besteak bezalalur arraroen elementuak, eskandioaren egitura atomikoa misterioz beteta dago. Egitura atomiko berezi horiek dira eskandioak fisikan, kimikan eta materialen zientzian paper ordezkaezina betetzen dutenak.

Eskandioaren aurkikuntza bihurgunez eta zailtasunez beteta dago. 1841ean hasi zen, LFNilson kimikari suediarrak (1840~1899) araztutako beste elementu batzuk bereiztea espero zuenean.erbioalurra metal arinak aztertzen dituen bitartean. 13 aldiz nitratoen deskonposizio partzialaren ondoren, azkenean 3,5 g pure lortu zituenitterbioalurra. Hala ere, lortu zuen iterbioaren pisu atomikoa ez zetorrela Malinac-ek aurretik emandako itterbioaren pisu atomikoarekin. Nelson begi zorrotza konturatu zen bertan elementu arin bat egon zitekeela. Beraz, lortutako itterbioa prozesu berdinarekin prozesatzen jarraitu zuen. Azkenik, laginaren hamarren bat bakarrik geratzen zenean, neurtutako pisu atomikoa 167,46ra jaitsi zen. Emaitza hau itrioaren pisu atomikotik hurbil dago, beraz Nelsonek "Scandium" izena jarri zion.

Nelsonek eskandioa aurkitu zuen arren, ez zuen komunitate zientifikoaren arreta handirik erakarri, bere arraroa eta bereizteko zailtasunagatik. mendearen amaierara arte, lur arraroen elementuen ikerketa joera bihurtu zenean, eskandioa berriro aurkitu eta aztertu zen.

Beraz, ekin gaitezen eskandioa arakatzeko bidaia honi, bere misterioa argitzeko eta itxuraz arrunt baina benetan xarmangarri den elementu hori ulertzeko.

Eskandioaren aplikazio eremuak
Eskandioaren ikurra Sc da, eta bere zenbaki atomikoa 21. Elementua trantsizio metal biguna eta zuri-zuria da. Eskandioa lurrazaleko elementu arrunta ez den arren, aplikazio-eremu garrantzitsu asko ditu, batez ere alderdi hauetan:

1. Industria aeroespaziala: eskandio aluminioa industria aeroespazialean hegazkinen egituretan, motorraren zatietan eta misilen fabrikazioan erabiltzen den aleazio arina eta sendoa da. Eskandioa gehitzeak aleazioaren indarra eta korrosioarekiko erresistentzia hobetu dezake, aleazioaren dentsitatea murrizten duen bitartean, ekipamendu aeroespaziala arinagoa eta iraunkorragoa bihurtuz.
2. Bizikletak eta Kirol Ekipamendua:Eskandio aluminioabizikletak, golf-klubak eta bestelako kirol-ekipamenduak egiteko ere erabiltzen da. Bere indar eta arintasun bikainagatik,eskandio aleazioakirol-ekipoen errendimendua hobetu dezake, pisua murrizten du eta materialaren iraunkortasuna areagotu dezake.
3. Argiztapenaren industria:Eskandio ioduroaintentsitate handiko xeno lanparan betegarri gisa erabiltzen da. Horrelako bonbillak argazkigintzan, zinemagintzan, eszena-argiztapenean eta ekipamendu medikoan erabiltzen dira, haien ezaugarri espektralak eguzki-argitik oso gertu daudelako.
4. Erregai-pilak:Eskandio aluminioaoxido solidoko erregai-piletan (SOFC) aplikazioa ere aurkitzen du. Bateria hauetan,eskandio-aluminio aleazioaanodo-material gisa erabiltzen da, eroankortasun eta egonkortasun handia duena, erregai-pilen eraginkortasuna eta errendimendua hobetzen laguntzen duena.
5. Ikerketa zientifikoa: Eskandioa ikerketa zientifikoan detektagailu gisa erabiltzen da. Fisika nuklearreko esperimentuetan eta partikula azeleragailuetan, eskandiozko zintzilazio-kristalak erabiltzen dira erradiazioa eta partikulak detektatzeko.
6. Beste aplikazio batzuk: Eskandioa tenperatura altuko supereroale gisa eta aleazio berezi batzuetan ere erabiltzen da aleazioaren propietateak hobetzeko. Eskandioak anodizazio prozesuan duen errendimendu handiagoa dela eta, litiozko baterien eta beste gailu elektroniko batzuen elektrodoen materialen ekoizpenean ere erabiltzen da.

Garrantzitsua da kontuan izan, bere aplikazio ugari izan arren, eskandioaren ekoizpena eta erabilera mugatuak eta nahiko garestiak direla bere eskasia erlatiboa dela eta, beraz, bere kostua eta alternatibak arretaz kontuan hartu behar dira erabiltzean.

Eskandio elementuaren propietate fisikoak

1. Egitura atomikoa: Eskandioaren nukleoa 21 protoiz osatuta dago eta normalean 20 neutroi ditu. Beraz, bere pisu atomiko estandarra (masa atomiko erlatiboa) 44,955908 ingurukoa da. Egitura atomikoari dagokionez, eskandioaren konfigurazio elektronikoa 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s² da.
2. Egoera fisikoa: eskandioa solidoa da giro-tenperaturan eta itxura zuri-zilarra du. Bere egoera fisikoa tenperatura eta presio aldaketen arabera alda daiteke.
3. Dentsitatea: eskandioaren dentsitatea 2,989 g/cm3 ingurukoa da. Dentsitate baxu samarra honek metal arina bihurtzen du.
4. Urtze-puntua: eskandioaren urtze-puntua 1541 gradu Celsius ingurukoa da (2806 gradu Fahrenheit), eta horrek urtze-puntu nahiko altua duela adierazten du. 5. Irakite-puntua: Eskandioak 2836 gradu Celsius inguruko irakite-puntua du (5137 gradu Fahrenheit), hau da, tenperatura altuak behar ditu lurruntzeko.
6. Eroankortasun elektrikoa: Eskandioa elektrizitatearen eroale ona da, zentzuzko eroankortasun elektrikoarekin. Kobrea edo aluminioa bezalako material eroale arruntak bezain ona ez den arren, oraindik ere erabilgarria da aplikazio berezi batzuetan, hala nola zelula elektrolitikoetan eta aplikazio aeroespazialetan.
7. Eroankortasun termikoa: eskandioak eroankortasun termiko nahiko altua du, tenperatura altuetan eroale termiko ona da. Hau erabilgarria da tenperatura altuko aplikazio batzuetan.
8. Kristalaren egitura: Eskandioak kristal-egitura hexagonala du, hau da, bere atomoak kristalean hexagono estuetan bilduta daude.
9. Magnetismoa: eskandioa diamagnetikoa da giro-tenperaturan, hau da, ez du eremu magnetikoek erakartzen edo uxatzen. Bere portaera magnetikoa bere egitura elektronikoarekin lotuta dago.
10. Erradioaktibitatea: Eskandioaren isotopo egonkor guztiak ez dira erradioaktiboak, beraz, elementu ez-erradiaktiboa da.

Eskandioa nahiko arina eta urtze-puntu handiko metala da, hainbat aplikazio berezi dituena, bereziki industria aeroespazialean eta materialen zientzian. Naturan normalean aurkitzen ez den arren, bere propietate fisikoek oso erabilgarria egiten dute hainbat arlotan.

Eskandioaren propietate kimikoak

Eskandioa trantsizio metalezko elementu bat da.
1. Egitura atomikoa: Eskandioaren egitura atomikoa 21 protoiz eta normalean 20 neutroi inguruz osatuta dago. Bere konfigurazio elektronikoa 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s² da, bete gabeko d orbital bat duela adierazten duena.
2. Sinbolo kimikoa eta zenbaki atomikoa: Eskandioaren sinbolo kimikoa Sc da, eta bere zenbaki atomikoa 21.
3. Elektronegatibitatea: Eskandioak 1,36 inguruko elektronegatibitate nahiko baxua du (Paul elektronegatibitatearen arabera). Horrek esan nahi du elektroiak galtzeko joera duela ioi positiboak sortzeko.
4. Oxidazio egoera: Eskandioa +3 oxidazio egoeran egon ohi da, hau da, hiru elektroi galdu ditu Sc³⁺ ioia sortzeko. Hau da bere oxidazio-egoera ohikoena. Sc²⁺ eta Sc⁴⁺ ere posible badira ere, ez dira hain egonkorrak eta ez hain ohikoak.
5. Konposatuak: eskandioak batez ere oxigenoa, sufrea, nitrogenoa eta hidrogenoa bezalako elementuekin konposatuak eratzen ditu. Eskandio konposatu arrunt batzuk besteak besteeskandio oxidoa (Sc2O3) eta eskandio halogenuroak (adibidezeskandio kloruroa, ScCl3).
6. Erreaktibitatea: Eskandioa metal nahiko erreaktiboa da, baina airean azkar oxidatzen da, eskandio oxidoaren oxido-filma eratuz, eta horrek oxidazio-erreakzio gehiago eragozten ditu. Horrek eskandioa ere nahiko egonkorra egiten du eta korrosioarekiko erresistentzia bat du.
7. Disolbagarritasuna: eskandioa poliki disolbatzen da azido gehienetan, baina errazago disolbatzen da baldintza alkalinoetan. Uretan disolbaezina da bere oxido-filmak ur molekulen erreakzio gehiago eragozten dituelako.

8. Lantanidoen antzeko propietate kimikoak: Eskandioaren propietate kimikoak lanthanidoen seriearen antzekoak dira (lantanoa, gadolinioa, neodimioa, etab.), beraz, batzuetan lantanido antzeko elementu gisa sailkatzen da. Antzekotasun hori erradio ionikoan, propietate konposatuetan eta erreaktibotasun batean islatzen da batez ere.
9. Isotopoak: Eskandioak isotopo anitz ditu, eta horietako batzuk bakarrik egonkorrak dira. Isotopo egonkorrena Sc-45 da, erdi-bizitza luzea duena eta ez da erradioaktiboa.

Eskandioa elementu nahiko arraroa da, baina bere propietate kimiko eta fisiko berezi batzuengatik, zeregin garrantzitsua betetzen du hainbat aplikazio-eremutan, batez ere industria aeroespazialean, materialen zientzian eta teknologia handiko aplikazio batzuetan.

Eskandioaren propietate biologikoak

Eskandioa ez da naturan ohiko elementu bat. Horregatik, ez du propietate biologikorik organismoetan. Propietate biologikoek normalean jarduera biologikoa, xurgapen biologikoa, metabolismoa eta elementuek izaki bizidunengan duten ondorioak izan ohi dituzte. Eskandioa bizitzarako ezinbesteko elementua ez denez, ez dago ezagutzen diren organismoek eskandioaren behar edo erabilera biologikorik.
Eskandioak organismoetan duen eragina batez ere erradioaktibitatearekin lotuta dago. Eskandioaren isotopo batzuk erradioaktiboak dira, beraz, giza gorputza edo beste organismo batzuk eskandio erradioaktiboaren eraginpean egonez gero, erradiazio arriskutsua eragin dezake. Egoera hori, normalean, zientzia nuklearraren ikerketan, erradioterapian edo istripu nuklearretan gertatzen da.
Eskandioak ez du interakzio onuragarria organismoekin eta erradiazio arriskua dago. Hori dela eta, ez da elementu garrantzitsua organismoetan.

Eskandioa elementu kimiko nahiko arraroa da, eta naturan bere banaketa nahiko mugatua da. Hona hemen eskandioaren banaketari buruzko sarrera zehatza naturan:

1. Naturan edukia: Eskandioa kantitate txiki samarrean dago lurrazalean. Lurrazaleko batez besteko edukia 0,0026 mg/kg ingurukoa da (edo milioiko 2,6 zati). Horrek eskandioa Lurraren lurrazaleko elementu arraroenetako bat bihurtzen du.

2. Mineraletan aurkikuntza: Eduki mugatua izan arren, eskandioa zenbait mineraletan aurki daiteke, batez ere oxido edo silikato moduan. Eskandioa duten mineral batzuk eskandianita eta dolomita dira.

3. Eskandioa erauztea: naturan duen banaketa mugatua dela eta, nahiko zaila da eskandio hutsa ateratzea. Normalean, eskandioa aluminioa galdaketa-prozesuaren azpiproduktu gisa lortzen da, aluminioarekin bauxitan gertatzen baita.

4. Banaketa geografikoa: Eskandioa mundu osoan banatzen da, baina ez uniformeki. Txina, Errusia, Norvegia, Suedia eta Brasil bezalako herrialde batzuek eskandio-gordailu aberatsak dituzte, eta beste eskualde batzuetan gutxitan dituzte.

Eskandioak naturan banaketa mugatua duen arren, goi-teknologiako eta industriako aplikazio batzuetan zeregin garrantzitsua betetzen du, beraz

Eskandio elementua erauztea eta urtzea

Eskandioa elementu metaliko arraroa da, eta bere meatzaritza eta erauzketa prozesuak nahiko konplexuak dira. Eskandio elementuaren meatzaritza eta erauzketa prozesuaren sarrera zehatza da honako hau:

1. Eskandioa erauztea: eskandioa ez da naturan bere forma elementalean existitzen, baina normalean aztarna-kantitateetan egon ohi da mineraletan. Eskandio mea nagusien artean banadio eskandio minerala, zirkoia eta itrio mea daude. Mea hauetan eskandio edukia nahiko baxua da.

Eskandioa erauzteko prozesuak urrats hauek izan ohi ditu:

a. Meatzaritza: eskandioa duten mineralak induskatzea.

b. Birrintzea eta mea prozesatzea: mineralak birrintzea eta prozesatzea hondakin-harrietatik mea erabilgarriak bereizteko.

c. Flotazioa: flotazio-prozesuaren bidez, eskandioa duten mineralak beste ezpurutasunetatik bereizten dira.

d. Disoluzioa eta murrizketa: eskandio hidroxidoa normalean disolbatu eta gero eskandio metalikora murrizten da agente erreduktore baten bidez (normalean aluminioa).

e. Erauzketa elektrolitikoa: eskandio murriztua prozesu elektrolitiko baten bidez ateratzen da purutasun handikoa lortzekoeskandio metalikoa.

3. Eskandioa fintzea: disoluzio eta kristalizazio prozesu anitzen bidez, eskandioaren purutasuna gehiago hobetu daiteke. Metodo arrunt bat eskandio konposatuak bereiztea eta kristalizatzea da, lortzeko klorazio edo karbonazio prozesuen bidezpurutasun handiko eskandioa.

Kontuan izan behar da eskandioaren eskasia dela eta, erauzketa eta fintze prozesuek ingeniaritza kimiko oso zehatza behar dutela, eta normalean hondakin eta azpiproduktu kopuru handia sortzen dutela. Hori dela eta, eskandio elementuaren meatzaritza eta erauzketa proiektu konplexu eta garestia da, normalean beste elementu batzuen meatzaritza eta erauzketa prozesuarekin konbinatuta, eraginkortasun ekonomikoa hobetzeko.

Eskandioa detektatzeko metodoak
1. Xurgapen atomikoaren espektrometria (AAS): xurgapen atomikoaren espektrometria erabili ohi den analisi kuantitatiboko metodo bat da, xurgapen espektroak uhin-luzera zehatzetan erabiltzen dituena lagin bateko eskandioaren kontzentrazioa zehazteko. Probatu beharreko lagina sugar batean atomizatzen du, eta, ondoren, eskandioaren xurgapen intentsitatea laginaren bidez neurtzen du espektrometro baten bidez. Metodo hau eskandioaren arrastoen kontzentrazioa detektatzeko egokia da.
2. Induktiboki akoplatutako plasma igorpen optikoko espektrometria (ICP-OES): Induktiboki akoplatutako plasmako igorpen optikoko espektrometria oso sentikor eta selektiboa den metodo analitiko bat da, elementu anitzeko analisian asko erabiltzen dena. Lagina atomizatu eta plasma bat eratzen du, eta eskandio-igorpenaren uhin-luzera eta intentsitate espezifikoak zehazten ditu espektrometro batean.
3. Induktiboki akoplatutako plasma-masa-espektrometria (ICP-MS): Induktiboki akoplatutako plasma-masa-espektrometria oso sentikorra eta bereizmen handiko metodo analitikoa da, isotopo-erlazioa zehazteko eta oligoelementuen analisirako erabil daitekeena. Lagina atomizatu eta plasma bat eratzen du, eta eskandioaren masa-karga erlazioa zehazten du masa-espektrometro batean. 4. X izpien fluoreszentzia espektrometria (XRF): X izpien fluoreszentzia espektrometria lagina X izpien bidez kitzikatu ondoren sortutako fluoreszentzia espektroa erabiltzen du elementuen edukia aztertzeko. Laginaren eskandioaren edukia azkar eta ez suntsikorki zehaztu dezake.
5. Zuzeneko irakurketa espektrometria: Zuzeneko irakurketa espektrometria fotoelektrikoa izenez ere ezaguna, lagin bateko elementuen edukia aztertzeko erabiltzen den teknika analitikoa da.Irakurketa zuzeneko espektrometria igorpen atomikoaren espektrometriaren printzipioan oinarritzen da. Tenperatura altuko txinpartak edo arku elektrikoak erabiltzen ditu laginaren elementuak egoera solidotik zuzenean lurruntzeko eta egoera kitzikatuan lerro espektral bereizgarriak igortzeko. Elementu bakoitzak emisio-lerro bakarra du, eta bere intentsitatea lagineko elementuaren edukiarekiko proportzionala da. Lerro espektral ezaugarri horien intentsitatea neurtuz, lagineko elementu bakoitzaren edukia zehaztu daiteke. Metodo hau metalen eta aleazioen konposizioa aztertzeko erabiltzen da batez ere, batez ere metalurgian, metalen prozesamenduan, materialen zientzian eta beste alor batzuetan.

Metodo hauek oso erabiliak dira laborategian eta industrian eskandioaren analisi kuantitatiboa eta kalitatea kontrolatzeko. Metodo egokia hautatzea lagin mota, beharrezko detekzio-muga eta detekzio-zehaztasuna bezalako faktoreen araberakoa da.

Eskandioaren xurgapen atomikoaren metodoaren berariazko aplikazioa

Elementuen neurketan, xurgapen atomikoaren espektroskopia zehaztasun eta sentikortasun handia du, eta elementuen propietate kimikoak, konposizio konposatuak eta edukia aztertzeko baliabide eraginkorra eskaintzen du.

Ondoren, xurgapen atomikoaren espektroskopia erabiliko dugu burdin elementuaren edukia neurtzeko.

Urrats zehatzak hauek dira:

Prestatu probatu beharreko lagina. Neurtu beharreko laginaren disoluzioa prestatzeko, oro har, beharrezkoa da digestiorako azido mistoa erabiltzea, ondorengo neurketak errazteko.

Aukeratu xurgapen atomikoko espektrometro egokia. Hautatu xurgapen atomikoko espektrometro egoki bat, probatu beharreko laginaren propietateetan eta neurtu beharreko eskandio-edukiaren arabera. Doitu xurgapen atomikoaren espektrometroaren parametroak. Doitu xurgapen atomikoaren espektrometroaren parametroak, argi-iturria, atomizatzailea, detektagailua eta abar barne, probatutako elementuaren eta tresnaren ereduaren arabera.

Neurtu eskandio elementuaren xurgapena. Jarri probatu beharreko lagina atomizatzaile batean eta igorri uhin-luzera zehatz bateko argi-erradiazioa argi-iturri baten bidez. Probatu beharreko eskandio-elementuak argi-erradiazio hori xurgatuko du eta energia-mailako trantsizioak jasango ditu. Neurtu eskandio elementuaren xurgapena detektagailu baten bidez.

Kalkulatu eskandio elementuaren edukia. Kalkulatu eskandio-elementuaren edukia absorbantziaren eta kurba estandarraren arabera.

Benetako lanetan, beharrezkoa da gunearen behar zehatzen arabera neurtzeko metodo egokiak hautatzea. Metodo hauek oso erabiliak dira laborategietan eta industrietan burdinaren analisian eta detekzioan.
Eskandioari buruzko gure sarrera integralaren amaieran, irakurleek elementu zoragarri honen ulermen eta ezagutza sakonagoa izatea espero dugu. Eskandioa, taula periodikoaren elementu garrantzitsu gisa, zientziaren arloan funtsezko zeregina ez ezik, aplikazio ugari ditu eguneroko bizitzan eta beste esparru batzuetan.
Eskandioaren propietateak, erabilerak, aurkikuntza prozesua eta aplikazioa zientzia eta teknologia modernoan aztertuz, elementu honen xarma eta potentzial berezia ikus dezakegu. Material aeroespazialetik bateriaren teknologiara, petrokimikatik medikuntza ekipamenduetara, eskandioak funtsezko zeregina du.
Jakina, konturatu behar dugu eskandioak gure bizitzari erosotasuna ematen dion arren, arrisku potentzial batzuk ere badituela. Hori dela eta, eskandioaren abantailez gozatu behar dugun arren, zentzuzko erabilerari eta aplikazio estandarizatuari ere arreta jarri behar diogu, arazo posibleak ekiditeko.Scandium gure azterketa eta ulermen sakona merezi duen elementua da. Zientziaren eta teknologiaren etorkizuneko garapenean, eskandioak bere abantaila bereziak eremu gehiagotan jokatzea eta gure bizitzari erosotasun eta sorpresa gehiago ekartzea espero dugu.