21 Eskandioa eta bere ohiko probak egiteko metodoak
Ongi etorri misterioz eta xarmaz betetako elementuen mundu honetara. Gaur egun, elementu berezi bat elkarrekin arakatuko dugu -lada. Elementu hau gure eguneroko bizitzan ez da ohikoa izan, zientzia eta industrian paper garrantzitsua du.
LadaElementu zoragarri honek, propietate harrigarri ugari ditu. Lurraren Elementu arraroaren familiako kidea da. Beste batzuk bezalaLurraren elementu arraroak, Eskandioa egitura atomikoa misterioz beteta dago. Egitura atomiko berezi hauek da, eskandioa fisikan, kimikan eta materialen zientzian eginkizun ordezkaez jokatzea.
Eskandioa aurkitzea bira eta txandaka eta zailtasunez beteta dago. 1841ean hasi zen, Lfnilson (1840 ~ 1899) kimikariak (1840 ~ 1899) beste elementu batzuk garbitzea espero zueneanerbiaLurra metal arinak ikasten ari zaren bitartean. Nitratoen deskonposizio partziala 13 aldiz egin ondoren, azkenean 3,5g pura lortu zituenytterbiumLurra. Hala ere, lortu zuen lortutako ytterbium-en pisu atomikoa ez zela bat etorri Malinac-ek emandako Ytterbium-en pisu atomikoarekin. Nelson begi zorrotzak konturatu ziren bertan elementu arin batzuk egon zitezkeela. Beraz, prozesu berarekin lortu zuen ytterbioa prozesatzen jarraitu zuen. Azkenean, laginaren hamarren bakarra geratzen zenean, neurtutako pisu atomikoa 167,46ra jaitsi zen. Emaitza hau yttrium-en pisu atomikoaren ondoan dago, beraz, nelsonek "eskandioa" izendatu zuen.
Nelsonek eskandioa aurkitu bazuen ere, ez zuen arreta handirik erakarri komunitate zientifikoarengandik bereizten eta bereizteko zailtasunagatik. Mendearen amaierara arte ez zen izan, lurreko elementu arraroen inguruko ikerketak joera bihurtu zirenean, eskandioa berriro aurkitu eta aztertu zen.
Beraz, eman diezaiogun eskandioa esploratzeko bidaia hau, bere misterioa deskubritzeko eta elementu bitxi baina benetan xarmangarria ulertzeko.
Eskandioa eskandioa
Eskandioa Scandio da SC da, eta bere zenbaki atomikoa 21 da. Elementua trantsizio zuri leuna eta zuria da. Eskandioa ez da Lurreko lurrazalean elementu arrunta izan, aplikazio-eremu garrantzitsu ugari ditu, batez ere alderdi hauetan:
1. Industria Aeroespaziala: Aluminio eskandioa, indar handiko aluminoa da, hegazkinaren egituretan, motorren zatietan eta misilen fabrikazioan erabiltzen den industria aeroespazialean. Eskandioa gehitzeak aleazioaren indarra eta korrosioarekiko erresistentzia hobetu dezake aleazioaren dentsitatea murriztean, aeroespazialaren ekipamendua arinagoa eta iraunkorragoa izan dadin.
2. Bizikletak eta kirol ekipamendua:Eskandioa aluminioaBizikletak, golf klubak eta kirol ekipamenduak egiteko ere erabiltzen da. Indar eta arintasun bikaina dela eta,Eskandioa aleazioaKirol ekipamenduen errendimendua hobetu dezake, pisua murriztu eta materialaren iraunkortasuna areagotu.
3. Argiztapen industria:Iodide eskandioaintentsitate handiko xenon lanparetan betegarri gisa erabiltzen da. Bonbillak argazkigintzan, zinemagintzan, argiztapen eszenikoetan eta mediku ekipamenduetan erabiltzen dira, beren espektroak eguzki-argiaren oso hurbilak direlako.
4. Erregai-zelulak:Eskandioa aluminioaEra berean, oxido solidoaren erregai pila (Sofcs) aplikazioa aurkitzen da. Bateriak hauetan,Eskandioa-aluminiozko aleazioaAnodo material gisa erabiltzen da, eroankortasun eta egonkortasun handia duena, erregai-zelulen eraginkortasuna eta errendimendua hobetzen laguntzen duena.
5. Ikerketa zientifikoa: Eskandioa ikerketa zientifikoan detektagailu material gisa erabiltzen da. Fisika nuklearretan esperimentuak eta partikulen azeleratzaileak, scandium scintillation kristalak erradiazioak eta partikulak hautemateko erabiltzen dira.
6. Beste aplikazio batzuk: Eskandioa tenperatura handiko supereroale gisa eta aleazio berezietan ere erabiltzen da aleazioaren propietateak hobetzeko. Anodizazio prozesuan eskandioa goi-errendimendua dela eta, litioko baterientzako eta beste gailu elektronikoetarako elektrodo materialak ekoizteko ere erabiltzen da.
Garrantzitsua da kontuan hartzea, eskandioaren ekoizpena eta erabilera nahiko garestiak direla eta, beraz, bere kostua eta alternatibak kontu handiz hartu behar direla kontuan hartuta.
Eskandioa elementuen propietate fisikoak
1. Egitura atomikoa: Eskandioa nukleoa 21 protoi osatzen dute eta normalean 20 neutro ditu. Hori dela eta, bere pisu atomiko estandarra (masa atomiko erlatiboa) 44.955908 ingurukoa da. Egitura atomikoari dagokionez, Scandium-en elektroien konfigurazioa 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3D¹ 4S² da.
2. Estatuaren egoera fisikoa: eskandioa solidoa da giro-tenperaturan eta itxura zuriko itxura du. Bere egoera fisikoa tenperatura eta presioaren aldaketen arabera alda daiteke.
3. Dentsitatea: Eskandioa dentsitatea 2.989 g / cm3 ingurukoa da. Dentsitate nahiko baxuak metalezko arina bihurtzen du.
4. Melting Point: Scandio urtze-puntua 1541 graduko Celsius (2806 gradu Fahrenheit) da, eta horrek urtze puntu nahiko altua duela adierazten du. 5.. Irakiten puntua: Eskandioak 2836 gradu Celsius inguruko irakite-puntua du (5137 graduko Fahrenheit), eta horrek esan nahi du tenperatura altuak lurruntzea eskatzen dituela.
6. Erosketa elektrikoa: Eskandioa elektrizitatearen eroale ona da, zentzuzko eroankortasunarekin. Kobrea edo aluminioa bezalako material eroale arruntak bezain onak ez diren arren, aplikazio berezi batzuetan erabilgarria da, hala nola zelula elektrolitikoak eta aplikazio aeroespazialak.
7. Erosketa termikoa: Eskandioak eroankortasun termiko nahiko altua du, tenperatura altuetan eroale termiko ona bihurtuz. Tenperatura handiko aplikazio batzuetan erabilgarria da.
8. Kristalaren egitura: Eskandioak estalitako kristal egitura hexagonala du, eta horrek esan nahi du bere atomoak hexagono estuak kristaletan josita daudela.
9. Magnetismoa: Eskandioa diamagnetikoa da, tenperaturan, hau da, ez da 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 erradioaktiboa da.
Eskandioa urtzeko puntu nahiko arina da, hainbat aplikazio berezirekin, batez ere industria aeroespazialaren eta materialen zientzietan. Naturan normalean aurkitzen ez den arren, bere propietate fisikoak ezinbesteko baliagarriak dira hainbat arlotan.
Eskandioa duten propietate kimikoak
Eskandioa trantsizio metalezko elementua da.
1. Egitura atomikoa: Eskandioa egitura atomikoa 21 protoi osatzen dute eta normalean 20 neutroi inguruk osatzen dute. Bere elektroi konfigurazioa 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3D¹ 4s² da, desagertu gabeko d orbital bat duela adieraziz.
2.. Ikur kimikoa eta zenbaki atomikoa: Scandium-en sinbolo kimikoa SC da, eta bere zenbaki atomikoa 21 da.
3. Elektronegatibitatea: Eskandioak 1,36 inguru inguruko elektroi-maila nahiko baxua du (Paul elektroiengitibotasunaren arabera). Horrek esan nahi du elektroiak galtzen dituztela ioi positiboak osatzeko.
4. Oxidazio egoera: Eskandioa normalean +3 oxidazio egoeran dago, eta horrek esan nahi du hiru elektroi galdu dituela SC³⁺ ioia osatzeko. Hau da oxidazio egoera ohikoena. Sc²⁺ eta SC⁴⁺ ere posible izan arren, egonkorrak eta gutxiago dira.
5. Konposatuak: Eskandioa, batez ere, oxigenoa, sufrea, nitrogenoa eta hidrogenoa bezalako elementuak dituzten konposatuak osatzen dituzte. Eskandio konposatu arrunt batzuk daudeoxido eskandioa (Sc2o3) eta eskandioa haluroak (adibidezEskandioa kloruroa, SCCL3).
6. Erreaktibitatea: Eskandioa metal nahiko erreaktiboa da, baina airean azkar oxidatzen da, oxido oxidoaren oxido film bat eratuz, oxidazio erreakzio gehiago ekiditen duena. Horrek ere eskandioa nahiko egonkorra bihurtzen du eta korrosioarekiko erresistentzia batzuk ditu.
7. Disolbagarritasuna: Eskandioa poliki-poliki disolbatzen da azido gehienetan, baina errazago disolbatzen dira baldintza alkalinoen arabera. Uretan disolbaezina da, oxido-filmak ur molekulekin erreakzio gehiago ekiditen dituelako.
8. Lanthanuro moduko propietate kimikoak: Eskandioa propietate kimikoak Lanthanide seriearen antzekoak dira (lantanum, gadolinio, neodio, etab.), beraz, batzuetan lantegiko moduko elementu gisa sailkatzen da. Antzekotasun hori erradio ionikoan, propietate konposatuetan eta erreaktibitatearen inguruan islatzen da batez ere.
9. Isotopoak: Eskandioak isotopo ugari ditu, eta horietako batzuk egonkorrak dira. Isotopo egonkorrena SC-45 da, bizitza erdia luzea du eta ez da erradioaktiboa.
Eskandioa elementu nahiko arraroa da, baina bere propietate kimiko eta fisiko paregabeak direla eta, paper garrantzitsua du hainbat aplikazio-arlotan, batez ere industria aeroespazialean, materialen zientzian eta goi teknologiako aplikazio batzuetan.
Eskandioa propietate biologikoak
Eskandioa ez da naturan elementu arrunta. Hori dela eta, ez du propietate biologikorik organismoetan. Ezaugarri biologikoek normalean jarduera biologikoa, xurgapen biologikoa, elementuen eraginak izaki bizidunen inguruko eragina dakartza. Eskandioa ez baita bizitzarako ezinbesteko elementua, organismo ezagunek ez dute behar biologikorik edo erabiltzeko eskandioa.
Organismoei buruzko eskandioak eragina du batez ere bere erradioaktibitatearekin lotuta. Eskandioaren isotopo batzuk erradioaktiboak dira, beraz, giza gorputza edo beste organismoek eskandio erradioaktiboan jasaten badute, erradiazio esposizio arriskutsua sor dezake. Egoera hau normalean zientzia nuklearraren ikerketa, erradioterapia edo istripu nuklearrak bezalako egoera jakin batzuetan gertatzen da.
Eskandioa ez da onuragarria organismoekin eta erradiazio arriskua dago. Hori dela eta, ez da elementu garrantzitsua organismoetan.
Eskandioa elementu kimiko nahiko arraroa da, eta naturan banatzea nahiko mugatua da. Hona hemen izandarraren banaketaren sarrera zehatza:
1.. Naturan edukia: eskandioa lurraren lurrazalean kopuru nahiko txikietan dago. Lurraren lurrazaleko batez besteko edukia 0,0026 mg / kg ingurukoa da (edo 2,6 zati milioi bakoitzeko). Horrek Lurraren lurrazalean elementu arraroagoetako bat egiten du.
2. Aurkikuntza mineraletan: eduki mugatua izan arren, eskandioa zenbait mineraletan aurki daiteke, batez ere oxido edo silikatoetan. Eskandioa duten mineral batzuk eskandianita eta dolomita daude.
3. Eskandioa erauztea: naturan banaketa mugatua dela eta, nahiko zaila da eskandioa hutsa ateratzea. Normalean, eskandioa aluminiozko galdaketa prozesuaren azpiproduktu gisa lortzen da, bauxita aluminioarekin gertatzen baita.
4. Banaketa geografikoa: Eskandioa mundu mailan banatzen da, baina ez modu berdinean. Txina, Errusia, Norvegia, Suedia eta Brasil bezalako herrialde batzuek eskandio gordailu aberatsak dituzte, eta beste eskualde batzuek gutxitan izaten dituzte.
Eskandioak naturan banaketa mugatua badu ere, eginkizun garrantzitsua du goi-teknologia eta industria aplikazio batzuetan, beraz
Eskandioa elementuen erauzketa eta galdaketa
Eskandioa metalezko elementu arraroa da, eta bere meatzaritza eta erauzketa prozesuak nahiko konplexuak dira. Honako hau Scandium elementuaren meatzaritza eta erauzketa prozesuaren sarrera zehatza da:
1. Eskandioa erauztea: eskandioa ez da naturan bere forma elementalean existitzen, baina normalean arrantza kantitateetan existitzen da. Eskandioa ozes nagusiak Vanadio Scandium mea, zirkon mea eta yttrium mea dira. Ores hauetako eskandioa edukia nahiko baxua da.
Eskandioa ateratzeko prozesuak urrats hauek dakartza:
a. Meatzaritza: eskandioa duten mineralak induskatzea.
b. Birrintzeko eta mineralaren prozesamendua: mineralak birrintzeko eta prozesatzeko, hondakin-arroketatik mineralak erabiltzeko.
c. Flotazioa: flotazio prozesuaren bidez, eskandioa duten mineralak beste ezpurutasun batzuetatik bereizten dira.
d.. Disoluzioa eta murrizketa: Eskandioa hidroxidoa normalean disolbatzen da eta gero eskandio metalikora murrizten da eragile murriztuz (normalean aluminioa).
e. Erauzketa elektrolitikoa: eskandioa murriztua prozesu elektrolitiko baten bidez ateratzen da, garbitasun handia lortzekoEskandioa metala.
3. Eskandioa fintzea: disoluzio eta kristalizazio prozesu anitzen bidez, eskandioa garbitzea are gehiago hobetu daiteke. Metodo arrunta da eskandioa konposatuak bereiztea eta kristalizatzea klorazio edo karbonazio prozesuen bidezPurutasun handiko eskandioa.
Kontuan izan behar da eskandioa eskasia dela eta, erauzketa eta fintze prozesuek ingeniaritza kimiko oso zehatza behar dutela eta normalean hondakin eta azpiproduktu kopuru handia sortzen dute. Hori dela eta, Scandium elementuaren meatzaritza eta erauzketa proiektu konplexua eta garestia da, normalean beste elementu batzuen meatzaritza eta erauzketa prozesuarekin konbinatuta, eraginkortasun ekonomikoa hobetzeko.
Eskandioa hautemateko metodoak
1. Xurgapen atomikoaren espektrometria (AAS): xurgapen atomikoaren espektrometria ohiko analisi metodo kuantitatiboa da, xurgapen espektroak uhin-luzera zehatzetan erabiltzen duena, lagin batean eskandioa kontzentrazioa zehazteko. Sugar batean probatu beharreko lagina atomizten du eta, ondoren, scandioaren xurgapen intentsitatea espektrometro baten bidez neurtzen du. Metodo hau egokia da eskandioaren arrastoen kontzentrazioak detektatzeko.
2. Plasma-emisio optikoko espektrometria (ICP-OES) indukziozkoa: Plasma optiko optikoko espektrometrika zentzuzkoa da. Elementu anitzeko analisian oso erabilia den metodo analitiko oso sentikorra eta selektiboa da. Lagina atomoratzen du eta plasma eratzen du eta espektrometro batean eskandio-emisioen uhin luzera eta intentsitatea zehazten ditu.
3. Plasma masa espektrometria (ICP-MS) kokatua: plasma-masa-espektrometria induktiboki oso sentikorra eta bereizmen handiko metodo analitikoa da, isotopo-erlazioaren determinaziorako eta arrastoaren elementuen azterketarako erabil daitekeena. Lagina atomoratzen du eta plasma eratzen du eta masa espektrometro batean eskandioaren masa-karga-erlazioa zehazten du. 4. X izpien fluoreszentzia espektrometria (XRF): X izpien fluoreszentziaren espektrometriak lagina x izpiek hunkitzen duen espektro fluoreszentzia erabiltzen du elementuen edukia aztertzeko. Azkar eta suntsitzaileak laginaren eskandioaren edukia zehaztu dezake.
5. Irakurketa zuzeneko espektrometria: irakurketa zuzeneko espektrometria zuzeneko fotoelektrikoa ere ezaguna da. Lagin baten elementuen edukia aztertzeko erabiltzen den teknika analitikoa da. Irakurketa-espektrometria atomikoko espektrometriaren printzipioan oinarritzen da. Tenperatura altuko txinpartak edo arkak erabiltzen ditu laginean dauden elementuak zuzenean lurruntzeko estatu solidoaren eta estatu espektro bereizgarriak emititzen ditu. Elementu bakoitzak emisio-lerro bakarra du, eta intentsitatea laginaren elementuaren edukiarekiko proportzionala da. Lerro espektral bereizgarri hauen intentsitatea neurtuz, laginaren elementu bakoitzaren edukia zehaztu daiteke. Metodo hau metalen eta aleazioen konposizioaren azterketarako erabiltzen da batez ere, batez ere metalurgian, metalezko prozesamenduan, materialen zientzietan eta beste arloetan.
Metodo hauek oso erabiliak dira laborategian eta industrian azterketa kuantitatiboaren eta eskandioaren kalitatearen kontrolerako. Metodo egokiaren hautaketa lagin mota, hala eskatzen den detekzio muga eta detekzioaren zehaztasuna dira.
Eskandioa xurgatzeko atomikoaren metodoaren aplikazio espezifikoa
Elementu neurketan, xurgapen atomikoen espektroskopiak zehaztasun eta sentsibilitate handia du, propietate kimikoak, konposizio konposatu eta elementuen edukia aztertzeko bitarteko eraginkorrak eskainiz.
Ondoren, xurgapen atomikoen espektroskopia erabiliko dugu burdinaren elementuaren edukia neurtzeko.
Pauso zehatzak honako hauek dira:
Prestatu probatu beharreko lagina. Laginaren konponbidea neurtzeko prestatzeko, normalean azido mistoa erabiltzea beharrezkoa da digestiorako, ondorengo neurketak errazteko.
Aukeratu xurgapen atomikoko espektrometro egokia. Hautatu probatu beharreko laginaren propietateetan oinarritutako xurgapen atomiko egokia eta neurtu beharreko eskandioaren propietateak oinarritzat hartuta. Doitu xurgapen atomikoko espektrometroaren parametroak. Doitu xurgapen atomikoko espektrometroaren parametroak, besteak beste, iturri arina, atomizatzailea, detektagailua eta abar, probatutako elementu eta instrumentu ereduan oinarrituta.
Neurtu eskandioa elementuen xurgapena. Jarri lagina atomizatzaile batean probatzeko eta uhin-luzera zehatz baten erradiazio arina igortzen da argi iturri baten bidez. Probatu beharreko eskandioa den elementua erradiazio argi hori xurgatuko du eta energia mailaren trantsizioak jasango ditu. Neurtu detektagailu baten bidez eskandio elementuaren xurgapena.
Kalkulatu eskandioa elementuaren edukia. Kalkulatu eskandioa elementuaren edukia xurgapenean eta kurba estandarrean oinarrituta.
Benetako lanean, beharrezkoa da neurketa metodo egokiak hautatzea gunearen behar espezifikoen arabera. Metodo hauek oso erabiliak dira burdina laborategietan eta industrietan hautematen.
Eskandioa gure sarrera integralaren amaieran, irakurleek elementu zoragarri honen ulermen eta ezagutza sakonagoa izan dezaketela espero dugu. Eskandioa, taula periodikoko elementu garrantzitsu gisa, zientziaren arloan funtsezko eginkizuna izateaz gain, aplikazio ugari ditu eguneroko bizitzan eta beste eremu batzuetan.
Propietateak, erabilerak, aurkikuntza prozesua eta eskandioa aplikatzea zientzia eta teknologia modernoetan, xarma eta potentzial berezia ikus dezakegu elementu honen xarma eta potentziala. Material aeroespazialetatik bateriaren teknologiatik, petrokimikoetatik mediku ekipamenduetara, eskandioak funtsezko eginkizuna du.
Jakina, eskandioak gure bizitzan erosotasuna ekartzen duen bitartean ere konturatu behar dugu, balizko arrisku batzuk ere baditu. Hori dela eta, eskandioaren onuraz gozatu behar dugun bitartean, zentzuzko erabilerari eta aplikazio normalizatuei ere arreta jarri behar diegu arazoren bat saihesteko .Scandioa gure azterketa eta ulermen sakonak merezi duen elementua da. Zientzia eta teknologiaren etorkizuneko garapenean, eskandioa da bere abantaila paregabeak arlo handiagoetan jokatzea eta erosotasun eta sorpresa gehiago ekartzea gure bizitzan.
Ordua: 2012ko azaroaren 14a