21 Scandium agus a mhodhanna tástála a úsáidtear go coitianta
Fáilte chuig an saol seo d'eilimintí atá lán de rúndiamhair agus draíocht. Inniu, déanfaimid iniúchadh ar eilimint speisialta le chéile -scannail. Cé go bhféadfadh sé nach bhfuil an eilimint seo coitianta inár saol laethúil, tá ról tábhachtach aige san eolaíocht agus sa tionscal.
Scandium, an eilimint iontach seo, tá go leor airíonna iontach. Is ball é den teaghlach eilimint tearc-chré. Cosúil le eileeilimintí tearc-chré, tá struchtúr adamhach an scaindiam lán de rúndiamhair. Is iad na struchtúir adamhach uathúla seo a fhágann go mbíonn ról do-athsholáthair ag an scaindiam san fhisic, sa cheimic agus san eolaíocht ábhar.
Tá fionnachtain an scaindiam lán de chasadh agus de chasadh agus de chruatan. Thosaigh sé sa bhliain 1841, nuair a bhí an poitigéir Sualannach LFNilson (1840–1899) ag súil le gnéithe eile a scaradh ón ábhar íonaithe.eirbiamtalamh agus staidéar á dhéanamh ar mhiotail éadroma. Tar éis 13 huaire de dhianscaoileadh páirteach níotráití, fuair sé 3.5g íon ar deireadhitterbiumtalamh. Mar sin féin, fuair sé amach nach raibh meáchan adamhach an ytterbium a fuair sé ag teacht le meáchan adamhach an ytterbium a thug Malinac roimhe seo. Thuig Nelson géar-shúileach go mb’fhéidir go raibh eilimint éadrom éigin ann. Mar sin lean sé ag próiseáil an ytterbium a fuair sé leis an bpróiseas céanna. Ar deireadh, nuair nach raibh ach an deichiú cuid den sampla fágtha, thit an meáchan adamhach tomhaiste go 167.46. Tá an toradh seo gar do mheáchan adamhach yttrium, agus mar sin thug Nelson "Scandium" air.
Cé go raibh scaindiam aimsithe ag Nelson, níor tharraing an pobal eolaíochta mórán airde air mar gheall ar a thearcúlacht agus a dheacracht scaradh. Ní go dtí deireadh an 19ú haois, nuair a tháinig treocht chun cinn taighde ar eilimintí tearc-chré, a athaimsíodh agus a ndearnadh staidéar ar scaindiam.
Mar sin, déanaimis dul ar an aistear seo chun scandium a fhiosrú, chun a rúndiamhair a nochtadh agus chun an ghné seo atá fíor-ghnáthach ach fíor-dheas a thuiscint.
Réimsí feidhm scandium
Is é Sc siombail an scaindiam, agus is é 21 an uimhir adamhach atá aige. Is miotal trasdultach airgeadach-bán é an dúil. Cé nach eilimint choitianta é scandium i screamh an domhain, tá go leor réimsí iarratais tábhachtacha aige, go príomha sna gnéithe seo a leanas:
1. Tionscal Aeraspáis: Is cóimhiotal éadrom, ard-neart é scaindiam a úsáidtear i struchtúir aerárthaí, páirteanna innill, agus déantúsaíocht diúracán sa tionscal aeraspáis. Is féidir le scaindiam a chur leis neart agus friotaíocht creimeadh an chóimhiotail a fheabhsú agus dlús an chóimhiotail a laghdú, rud a fhágann go mbeidh trealamh aeraspáis níos éadroime agus níos marthanaí.
2. Rothair agus Trealamh Spóirt:Scandium alúmanaimúsáidtear freisin chun rothair, clubanna gailf, agus trealamh spóirt eile a dhéanamh. Mar gheall ar a neart agus a éadrom den scoth,cóimhiotal scandiumis féidir feabhas a chur ar fheidhmíocht trealaimh spóirt, meáchan a laghdú, agus marthanacht an ábhair a mhéadú.
3. Tionscal Soilsithe:Iaidíd scaindiamúsáidtear é mar fhiller i lampaí xeanóin ard-déine. Úsáidtear bolgáin den sórt sin i bhfótagrafaíocht, i ndéanamh scannán, i soilsiú stáitse, agus i dtrealamh leighis toisc go bhfuil a saintréithe speictreach an-ghar do sholas na gréine nádúrtha.
4. Cealla Breosla:Scandium alúmanaimfaightear feidhm freisin i gcealla breosla ocsaíde soladacha (SOFCanna). Sna cadhnraí seo,cóimhiotal scandium-alúmanama úsáidtear mar ábhar anóid, a bhfuil seoltacht agus cobhsaíocht ard, ag cabhrú le feabhas a chur ar éifeachtúlacht agus feidhmíocht cealla breosla.
5. Taighde eolaíoch: Úsáidtear scaindiam mar ábhar braite i dtaighde eolaíoch. I dturgnaimh san fhisic núicléach agus i luasairí cáithníní, úsáidtear criostail scintillation scandium chun radaíocht agus cáithníní a bhrath.
6. Iarratais eile: Úsáidtear scaindiam freisin mar superconductor ardteochta agus i roinnt cóimhiotail speisialta chun airíonna an chóimhiotail a fheabhsú. Mar gheall ar fheidhmíocht níos fearr an scandium sa phróiseas anodizing, úsáidtear é freisin i dtáirgeadh ábhair leictreoid do chadhnraí litiam agus feistí leictreonacha eile.
Tá sé tábhachtach a thabhairt faoi deara, in ainneoin a lán feidhmchlár, go bhfuil táirgeadh agus úsáid scandium teoranta agus sách costasach mar gheall ar a ghanntanas coibhneasta, agus mar sin ní mór a chostas agus a roghanna eile a mheas go cúramach agus é á úsáid.
Airíonna Fisiceacha na hEiliminte Scandium
1. Struchtúr Adamhach: Is éard atá i núicléas an scandium ná 21 prótón agus de ghnáth tá 20 neodrón ann. Dá bhrí sin, tá a meáchan adamhach caighdeánach (mais adamhach coibhneasta) thart ar 44.955908. I dtéarmaí struchtúr adamhach, is é cumraíocht leictreon an scandium ná 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s².
2. Staid Fhisiciúil: Tá scaindiam soladach ag teocht an tseomra agus tá cuma airgeadach-bán air. Is féidir a staid fhisiceach a athrú ag brath ar na hathruithe teochta agus brú.
3. Dlús: Tá dlús an scaindiam thart ar 2.989 g/cm3. Mar gheall ar an dlús réasúnta íseal seo is miotal éadrom é.
4. Leáphointe: Tá thart ar 1541 céim Celsius (2806 céim Fahrenheit) ag pointe leá an scandium, rud a léiríonn go bhfuil pointe leá sách ard aige. 5. Fiuchphointe: Tá fiuchphointe ag scaindiam de thart ar 2836 céim Celsius (5137 céim Fahrenheit), rud a chiallaíonn go dteastaíonn teocht ard chun galú.
6. Seoltacht Leictreach: Is seoltóir maith leictreachais é scaindiam, le seoltacht leictreach réasúnta. Cé nach bhfuil sé chomh maith le hábhair seoltacha coitianta cosúil le copar nó alúmanam, tá sé fós úsáideach i roinnt feidhmeanna speisialta, mar shampla cealla leictrealaíoch agus feidhmchláir aeraspáis.
7. Seoltacht Teirmeach: Tá seoltacht teirmeach sách ard ag an scaindiam, rud a fhágann gur seoltóir teirmeach maith é ag teocht ard. Tá sé seo úsáideach i roinnt feidhmchlár ardteochta.
8. Struchtúr Criostail: Tá struchtúr criostail dlúth-phacáilte heicseagánach ag Scandium, rud a chiallaíonn go bhfuil a chuid adaimh pacáilte i heicseagán dlúthphacáilte sa chriostail.
9. Maighnéadas: Tá an scaindiam diamagnetic ag teocht an tseomra, rud a chiallaíonn nach bhfuil sé á mhealladh nó á aistarraingt ag réimsí maighnéadacha. Tá baint ag a iompar maighnéadach lena struchtúr leictreonach.
10. Radaighníomhaíocht: Níl gach iseatóip cobhsaí de scandium radaighníomhach, mar sin is eilimint neamh-radaighníomhach é.
Is miotal sách éadrom, ard-leáphointe é scaindiam a bhfuil roinnt feidhmeanna speisialta aige, go háirithe sa tionscal aeraspáis agus san eolaíocht ábhar. Cé nach bhfuil sé le fáil go coitianta sa nádúr, is é a n-airíonna fisiceacha an-úsáideach i réimsí éagsúla.
Airíonna ceimiceacha an scandium
Is eilimint mhiotail trasdula é scaindiam.
1. Struchtúr adamhach: Tá struchtúr adamhach Scandium comhdhéanta de 21 prótón agus de ghnáth thart ar 20 neodrón. Is é a chumraíocht leictreon ná 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s², rud a thugann le fios go bhfuil fithiseán d neamhlíonta amháin aige.
2. Siombail cheimiceach agus uimhir adamhach: Is é Sc an tsiombail cheimiceach atá ag Scandium, agus is í 21 a uimhir adamhach.
3. Leictridhiúltacht: Tá leictridhiúltacht réasúnta íseal ag an scaindiam thart ar 1.36 (de réir leictridhiúltachta Paul). Ciallaíonn sé seo go gcaillfidh sé leictreoin chun iain dheimhneacha a fhoirmiú.
4. Staid ocsaídiúcháin: Is gnách go mbíonn scaindiam sa staid ocsaídiúcháin +3, rud a chiallaíonn go bhfuil trí leictreon caillte aige chun an t-ian Sc³⁺ a dhéanamh. Is é seo a staid ocsaídiúcháin is coitianta. Cé go bhfuil Sc²⁺ agus Sc⁴⁺ indéanta freisin, níl siad chomh cobhsaí agus is lú coitianta iad.
5. Comhdhúile: Déanann scaindiam comhdhúile den chuid is mó le heilimintí cosúil le ocsaigin, sulfair, nítrigin agus hidrigin. I measc roinnt comhdhúile scandium coitiantaocsaíd scandium (Sc2O3) agus hailídí scaindiam (amhailclóiríd scandium, ScCl3).
6. Imoibríocht: Is miotail sách imoibríoch é scaindiam, ach ocsaídíonn sé go tapa san aer, ag foirmiú scannán ocsaíd scindiam ocsaíd, rud a chuireann cosc ar imoibrithe ocsaídiúcháin breise. Déanann sé seo scaindiam sách cobhsaí freisin agus tá roinnt friotaíocht creimeadh aige.
7. Tuaslagthacht: Tuaslagann scaindiam go mall sa chuid is mó d'aigéid, ach tuaslagann sé níos éasca faoi choinníollacha alcaileach. Tá sé dothuaslagtha in uisce mar go gcuireann a scannán ocsaíd cosc ar imoibrithe breise le móilíní uisce.
8. Airíonna ceimiceacha cosúil le lanthanide: Tá airíonna ceimiceacha scandium cosúil le hairíonna an tsraith lanthanide (lantanum, gadailiniam, neoidimiam, etc.), mar sin déantar é a aicmiú uaireanta mar eilimint cosúil le lanthanide. Léirítear an cosúlacht seo go príomha sa gha ianach, airíonna cumaisc agus roinnt imoibríocht.
9. Iseatóip: Tá iseatóip iolracha ag scaindiam, agus níl ach cuid acu cobhsaí. Is é Sc-45 an iseatóp is cobhsaí, a bhfuil leathré fada aige agus nach bhfuil radaighníomhach.
Is eilimint réasúnta annamh é scaindiam, ach mar gheall ar chuid dá airíonna ceimiceacha agus fisiceacha uathúla, tá ról tábhachtach aige i roinnt réimsí iarratais, go háirithe sa tionscal aeraspáis, eolaíocht ábhair agus roinnt iarratais ardteicneolaíochta.
Airíonna bitheolaíocha an scandium
Ní eilimint choitianta é scaindiam sa nádúr. Dá bhrí sin, níl aon airíonna bitheolaíocha aige in orgánaigh. Is gnách go mbíonn gníomhaíocht bhitheolaíoch, ionsú bitheolaíoch, meitibileacht agus éifeachtaí eilimintí ar orgánaigh bheo i gceist le hairíonna bitheolaíocha. Ós rud é nach gné riachtanach don saol é an scaindiam, níl aon ghá bitheolaíoch ag aon orgánaigh aitheanta ná a úsáid le haghaidh scaindiam.
Baineann éifeacht an scaindiam ar orgánaigh go príomha lena radaighníomhaíocht. Tá roinnt iseatóip de scandium radaighníomhach, mar sin má tá an gcorp an duine nó orgánaigh eile nochta do scaindiam radaighníomhach, féadfaidh sé a bheith ina chúis le nochtadh radaíochta contúirteach. Tarlaíonn an cás seo de ghnáth i gcásanna sonracha mar thaighde eolaíochta núicléach, radaiteiripe nó timpistí núicléacha.
Ní idirghníomhaíonn scaindiam go tairbheach le horgánaigh agus tá guais radaíochta ann. Mar sin, ní gné thábhachtach í in orgánaigh.
Is eilimint cheimiceach sách annamh é scaindiam, agus tá a dháileadh sa nádúr sách teoranta. Seo réamhrá mionsonraithe ar dháileadh an scaindiam sa nádúr:
1. Ábhar sa nádúr: Tá scaindiam i méideanna measartha beag i screamh an Domhain. Is é an meán-ábhar i screamh an Domhain thart ar 0.0026 mg/kg (nó 2.6 cuid in aghaidh an mhilliúin). Fágann sin go bhfuil an scaindiam ar cheann de na heilimintí is teirce i screamh an Domhain.
2. Fionnachtain i mianraí: In ainneoin a ábhar teoranta, is féidir scaindiam a fháil i mianraí áirithe, go príomha i bhfoirm ocsaídí nó sileacáití. I measc roinnt mianraí ina bhfuil scaindiam tá scandianite agus dolaimít.
3. Sliocht scandium: Mar gheall ar a dháileadh teoranta sa nádúr, tá sé sách deacair scaindiam íon a bhaint as. De ghnáth, faightear scandium mar fhotháirge den phróiseas bruithnithe alúmanaim, mar a tharlaíonn sé le alúmanam i mbáicsít.
4. Dáileadh geografach: Déantar scaindiam a dháileadh go domhanda, ach níl sé cothrom. Tá taiscí saibhir scannium ag roinnt tíortha mar an tSín, an Rúis, an Iorua, an tSualainn agus an Bhrasaíl, agus is annamh a bhíonn siad ag réigiúin eile.
Cé go bhfuil dáileadh teoranta ag an scandium sa nádúr, tá ról tábhachtach aige i roinnt feidhmeanna ardteicneolaíochta agus tionsclaíocha, mar sin tá a chuid
Eastóscadh agus Bruithniú na hEiliminte Scandium
Is eilimint miotail annamh é scaindiam, agus tá a phróisis mianadóireachta agus eastósctha casta go leor. Seo a leanas réamhrá mionsonraithe ar phróiseas mianadóireachta agus eastósctha eilimint scandium:
1. Eastóscadh scandium: Níl scaindiam ann ina fhoirm eiliminteach sa nádúr, ach de ghnáth bíonn sé i rianmhéideanna i mianta. I measc na bpríomh-mianta scandium tá méine scaindiam vanadium, méine siorcón, agus méine yttrium. Tá an t-ábhar scandium sna mianta seo sách íseal.
Is gnách go mbíonn na céimeanna seo a leanas i gceist leis an bpróiseas chun scaindiam a bhaint:
a. Mianadóireacht: mianta tochailte ina bhfuil scaindiam.
b. Crushing agus próiseáil mianaigh: Crushing agus próiseáil mianta chun mianta úsáideacha a scaradh ó charraigeacha dramhaíola.
c. Snámhacht: Tríd an bpróiseas snámhachta, déantar mianta ina bhfuil scaindiam a dheighilt ó neamhíonachtaí eile.
d. Díscaoileadh agus Laghdú: Déantar hiodrocsaíd scandium a thuaslagadh de ghnáth agus ansin laghdaítear é go scandium miotalach ag gníomhaire laghdaitheora (alúmanam de ghnáth).
e. Eastóscadh leictrealaíoch: Baintear an scaindiam laghdaithe trí phróiseas leictrealaíoch chun ard-íonacht a fháilmiotal scandium.
3. Scagadh scandium: Trí phróisis díscaoilte agus criostalaithe iolracha, is féidir íonacht an scandium a fheabhsú tuilleadh. Is modh coitianta é comhdhúile scandium a scaradh agus a chriostalú trí phróisis chlóirínithe nó charbónúcháin chun a fháilscandium ard-íonachta.
Ba chóir a thabhairt faoi deara, mar gheall ar ghanntanas an scandium, go dteastaíonn innealtóireacht cheimiceach an-bheacht ó na próisis eastósctha agus scagtha, agus go hiondúil gineann siad méid suntasach dramhaíola agus seachtháirgí. Dá bhrí sin, is tionscadal casta agus costasach é mianadóireacht agus eastóscadh eilimint scandium, de ghnáth in éineacht le próiseas mianadóireachta agus eastóscadh eilimintí eile chun éifeachtacht eacnamaíoch a fheabhsú.
Modhanna braite an scandium
1. Speictriméadracht ionsú adamhach (AAS): Is modh anailíse cainníochtúil a úsáidtear go coitianta é speictriméadracht ionsú adamhach a úsáideann speictrim ionsúcháin ag tonnfhaid ar leith chun tiúchan an scandium i sampla a chinneadh. atomizes sé an sampla atá le tástáil i lasair, agus ansin a thomhas an déine ionsú an scandium sa sampla trí speictriméadar. Tá an modh seo oiriúnach chun rianta de thiúchan scandium a bhrath.
2. Speictriméadracht astaithe optúla plasma cúpláilte go hionduchtach (ICP-OES): Is modh anailíse an-íogair agus roghnach é speictriméadracht astaithe optúla plasma atá cúpláilte go hionduchtach a úsáidtear go forleathan in anailís ilghnéitheach. Déanann sé an sampla a atomize agus foirmíonn sé plasma, agus cinneann sé tonnfhad agus déine sonrach na n-astaíochtaí scandium i speictriméadar.
3. Mais-speictriméadracht plasma cúpláilte ionduchtach (ICP-MS): Is modh anailíse ard-íogair agus ardtaifigh í mais-speictriméadracht plasma cúpláilte ionduchtach ar féidir a úsáid chun cóimheas iseatóp a chinneadh agus anailís riandúile. Adamhaíonn sé an sampla agus foirmíonn sé plasma, agus socraíonn sé an cóimheas mais-le-luchta idir an scandium i mais-speictriméadar. 4. Speictriméadracht fhluaraiseachta X-gha (XRF): Úsáideann speictriméadracht fhluaraiseachta X-ghathaithe an speictream fluaraiseachta a ghintear tar éis don sampla a bheith sceite ag X-ghathanna chun anailís a dhéanamh ar ábhar na n-eilimintí. Féadann sé ábhar an scandium sa sampla a chinneadh go tapa agus go neamh-millteach.
5. Speictriméadracht léitheoireachta díreach: Ar a dtugtar freisin speictriméadracht léitheoireachta díreach fótaileictreach, is teicníc anailíse é a úsáidtear chun anailís a dhéanamh ar ábhar na n-eilimintí i speictriméadracht léitheoireachta sample.Direct bunaithe ar phrionsabal na speictriméadracht astaíochta adamhach. Úsáideann sé Sparks nó stuanna leictreacha ardteochta chun na heilimintí sa sampla a ghalú go díreach ón staid sholadach agus chun línte speictreach sainiúla a astú sa staid spleodrach. Tá líne astaíochta uathúil ag gach eilimint, agus tá a déine comhréireach le hábhar an eilimint sa sampla. Trí dhéine na línte speictreach tréithiúla seo a thomhas, is féidir ábhar gach eilimint sa sampla a chinneadh. Úsáidtear an modh seo go príomha le haghaidh anailíse comhdhéanamh miotail agus cóimhiotail, go háirithe i miotalóireacht, próiseáil miotail, eolaíocht ábhair agus réimsí eile.
Úsáidtear na modhanna seo go forleathan sa tsaotharlann agus sa tionscal le haghaidh anailís chainníochtúil agus rialú cáilíochta scandium. Braitheann roghnú an mhodha chuí ar fhachtóirí cosúil le cineál sampla, teorainn braite riachtanach agus cruinneas braite.
Cur i bhfeidhm sonrach modh ionsú adamhach scandium
I dtomhas eilimint, tá ardchruinneas agus íogaireacht ag speictreascópacht ionsú adamhach, rud a thugann bealach éifeachtach chun staidéar a dhéanamh ar airíonna ceimiceacha, ar chomhdhéanamh cumaisc, agus ar ábhar na n-eilimintí.
Ansin, úsáidfimid speictreascópacht ionsú adamhach chun ábhar an eilimint iarainn a thomhas.
Is iad seo a leanas na céimeanna sonracha:
Ullmhaigh an sampla le tástáil. Chun tuaslagán den sampla atá le tomhas a ullmhú, is gá go ginearálta aigéad measctha a úsáid le haghaidh díleá chun tomhais ina dhiaidh sin a éascú.
Roghnaigh speictriméadar ionsúcháin adamhach oiriúnach. Roghnaigh speictriméadar ionsúcháin adamhach oiriúnach bunaithe ar airíonna an tsampla atá le tástáil agus raon an ábhair scandium atá le tomhas. Coigeartaigh paraiméadair an speictriméadar ionsú adamhach. Coigeartaigh paraiméadair an speictriméadar ionsú adamhach, lena n-áirítear an fhoinse solais, atomizer, brathadóir, etc., bunaithe ar an eilimint tástála agus an tsamhail ionstraim.
Déan ionsúchán na heiliminte scandium a thomhas. Cuir an sampla atá le tástáil isteach in atomizer agus scaoileann radaíocht solais de thonnfhad ar leith trí fhoinse solais. Déanfaidh an eilimint scandium a bheidh le tástáil an radaíocht solais seo a ionsú agus déanfar trasdul ar an leibhéal fuinnimh. Déan ionsúchán na heiliminte scandium a thomhas trí bhrathadóir.
Ríomh cion na heiliminte scandium. Ríomh ábhar na heiliminte scaindiam bunaithe ar ionsúchán agus cuar caighdeánach.
In obair iarbhír, is gá modhanna tomhais cuí a roghnú de réir riachtanais shonracha an tsuímh. Úsáidtear na modhanna seo go forleathan in anailís agus braite iarainn i saotharlanna agus tionscail.
Ag deireadh ár réamhrá cuimsitheach ar an scaindiam, tá súil againn go mbeidh tuiscint agus eolas níos doimhne ag léitheoirí ar an ngné iontach seo. Ní hamháin go bhfuil ról lárnach ag scaindiam, mar ghné thábhachtach sa tábla peiriadach, i réimse na heolaíochta, ach tá raon leathan iarratas aige freisin sa saol laethúil agus i réimsí eile.
Trí staidéar a dhéanamh ar airíonna, úsáidí, próiseas fionnachtana agus cur i bhfeidhm an scandium san eolaíocht agus sa teicneolaíocht nua-aimseartha, is féidir linn a fheiceáil ar charm uathúil agus ar acmhainneacht an eilimint seo. Ó ábhair aeraspáis go teicneolaíocht ceallraí, ó pheitriceimiceach go trealamh leighis, tá ról lárnach ag scandium.
Ar ndóigh, ní mór dúinn a thuiscint freisin, cé go dtugann scaindiam áisiúlacht dár saol, go bhfuil roinnt rioscaí féideartha ann freisin. Dá bhrí sin, cé go gcaithfimid taitneamh a bhaint as na buntáistí a bhaineann le scaindiam, ní mór dúinn aird a thabhairt freisin ar úsáid réasúnach agus ar fheidhmiú caighdeánaithe chun fadhbanna féideartha a sheachaint. I bhforbairt na heolaíochta agus na teicneolaíochta sa todhchaí, táimid ag súil go mbainfidh scaindiam a buntáistí uathúla i níos mó réimsí agus go dtabharfaidh sé níos mó áise agus iontas dár saol.
Am postála: Nov-14-2024