Hvað er Scandium og algengar prófunaraðferðir þess

21 Scandium og algengar prófunaraðferðir þess

Verið velkomin í þennan heim þætti fullan af leyndardómi og sjarma. Í dag munum við kanna sérstakan þátt saman -Scandium. Þrátt fyrir að þessi þáttur sé kannski ekki algengur í daglegu lífi okkar gegnir það mikilvægu hlutverki í vísindum og iðnaði.

Scandium, Þessi frábæra þáttur, hefur marga ótrúlega eiginleika. Það er meðlimur í sjaldgæfu jarðþáttafjölskyldunni. Eins og annaðSjaldgæfar jarðþættir, Atomic uppbygging Scandium er full af leyndardómi. Það eru þessi einstöku atómbyggingar sem gera skandíum gegna óbætanlegu hlutverki í eðlisfræði, efnafræði og efnafræði.

Uppgötvun Scandium er full af flækjum og erfiðleikum. Það byrjaði árið 1841, þegar sænski efnafræðingurinn Lfnilson (1840 ~ 1899) vonaði að aðgreina aðra þætti frá hreinsuðuErbiumJörð við nám í léttum málmum. Eftir 13 sinnum af niðurbroti nítröt að hluta fékk hann loksins 3,5 g af hreinuytterbiumJörðin. Hins vegar komst hann að því að atómþyngd Ytterbium sem hann fékk passaði ekki við atómþyngd Ytterbium sem Malinac gaf áður. Hinn skarpa auga Nelson áttaði sig á því að það gæti verið einhver léttur þáttur í því. Þannig að hann hélt áfram að vinna úr Ytterbium sem hann fékk með sama ferli. Að lokum, þegar aðeins einn tíundi hluti sýnisins var eftir, lækkaði mæld atómþyngd í 167,46. Þessi niðurstaða er nálægt atómþyngd Yttrium, svo Nelson nefndi það „Scandium“.

Þrátt fyrir að Nelson hafi uppgötvað Scandium, vakti það ekki mikla athygli vísindasamfélagsins vegna sjaldgæfra og erfiðleika við aðskilnað. Það var ekki fyrr en seint á 19. öld, þegar rannsóknir á sjaldgæfum jarðþáttum urðu þróun, að skandíum var uppgötvað og rannsökuð.

Svo skulum við fara í þessa ferð til að skoða Scandium, afhjúpa leyndardóm sinn og skilja þennan að því er virðist venjulegan en í raun heillandi þætti.

Umsóknarreitir Scandium
Táknið með Scandium er SC og atómnúmer þess er 21. frumefnið er mjúkur, silfurhvítur umbreytingarmálmur. Þrátt fyrir að Scandium sé ekki algengur þáttur í jarðskorpunni hefur það marga mikilvæga notkunarsvið, aðallega í eftirfarandi þáttum:

1.. Aerospace Industry: Scandium ál er létt, hástyrkur ál sem notaður er í flugvélum, vélarhlutum og eldflaugaframleiðslu í geimveruiðnaðinum. Með því að bæta við Scandium getur bætt styrk og tæringarþol málmblöndunnar en dregið úr þéttleika álfelgsins, sem gerir geimbúnað léttari og endingargóðari.
2. reiðhjól og íþróttabúnaður:Scandium áler einnig notað til að búa til reiðhjól, golfklúbba og annan íþróttabúnað. Vegna framúrskarandi styrks og léttleika,Scandium álgetur bætt árangur íþróttabúnaðar, dregið úr þyngd og aukið endingu efnisins.
3. Lýsingariðnaður:Scandium joðíðer notað sem fylliefni í Xenon lampa með mikla styrkleika. Slíkar perur eru notaðar við ljósmyndun, kvikmyndagerð, sviðslýsingu og lækningatæki vegna þess að litrófseinkenni þeirra eru mjög nálægt náttúrulegu sólarljósi.
4. eldsneytisfrumur:Scandium álfinnur einnig notkun í fastoxíð eldsneytisfrumum (SOFC). Í þessum rafhlöðum,Scandium-ál áler notað sem rafskautaverksmiðju, sem hefur mikla leiðni og stöðugleika, sem hjálpar til við að bæta skilvirkni og afköst eldsneytisfrumna.
5. Vísindarannsóknir: Scandium er notað sem skynjari í vísindarannsóknum. Í kjarnorku eðlisfræði tilraunum og ögn eldsneytisgjöfum eru skandíumskemmtunarkristallar notaðir til að greina geislun og agnir.
6. Önnur forrit: Scandium er einnig notað sem ofurleiðari með háum hita og í sumum sérstökum málmblöndur til að bæta eiginleika álfelgsins. Vegna yfirburða afkösts Scandiums í anodizing ferlinu er það einnig notað við framleiðslu rafskautsefna fyrir litíum rafhlöður og önnur rafeindatæki.

Það er mikilvægt að hafa í huga að þrátt fyrir mörg forrit er framleiðslu og notkun skandíum takmarkað og tiltölulega dýr vegna hlutfallslegs skorts, svo að íhuga þarf kostnað þess og val vandlega þegar það er notað.

Eðlisfræðilegir eiginleikar Scandium þáttar

1. Atómbygging: kjarninn í Scandium samanstendur af 21 róteindum og inniheldur venjulega 20 nifteindir. Þess vegna er venjuleg atómþyngd þess (hlutfallslegur atómmassi) um 44.955908. Hvað varðar atómbyggingu er rafeindastilling Scandium 1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P⁶ 3D¹ 4S².
2. Líkamlegt ástand: Scandium er fast við stofuhita og hefur silfurhvítt útlit. Líkamlegt ástand þess getur breyst eftir breytingum á hitastigi og þrýstingi.
3. Þéttleiki: Þéttleiki Scandium er um 2.989 g/cm3. Þessi tiltölulega lítill þéttleiki gerir það að léttum málmi.
4. Bræðslumark: Bræðslumark skandíums er um 1541 gráður á Celsíus (2806 gráður á Fahrenheit), sem bendir til þess að það hafi tiltölulega háan bræðslumark. 5. Suðumark: Scandium hefur suðumarki um 2836 gráður á Celsíus (5137 gráður á Fahrenheit), sem þýðir að það þarf hátt hitastig til að gufa upp.
6. Rafleiðni: Scandium er góður leiðari raforku, með hæfilegri rafleiðni. Þótt það sé ekki eins gott og algeng leiðandi efni eins og kopar eða áli, þá er það samt gagnlegt í sumum sérstökum forritum, svo sem rafgreiningarfrumum og geimferlum.
7. Varma leiðni: Scandium hefur tiltölulega mikla hitaleiðni, sem gerir það að góðum hitauppstreymi við hátt hitastig. Þetta er gagnlegt í sumum háhita forritum.
8. Kristalbygging: Scandium er með sexhyrndum klæddri kristalbyggingu, sem þýðir að frumeindir þess eru pakkaðar í nærpakkaða sexhyrninga í kristalnum.
9. segulmagn: Scandium er díamagetetískt við stofuhita, sem þýðir að það er ekki laðað eða hrakið af segulsviðum. Segulhegðun þess er tengd rafrænni uppbyggingu þess.
10. Geislavirkni: Allar stöðugar samsætur af skandium eru ekki geislavirkar, svo það er ekki geislavirk þáttur.

Scandium er tiltölulega léttur, hábráða punktur úr málmi með nokkrum sérstökum forritum, sérstaklega í geimvísindageiranum og efnafræði. Þrátt fyrir að það sé ekki oft að finna í náttúrunni, gera eðlisfræðilegir eiginleikar þess einstaklega gagnlegar á nokkrum sviðum.

Efnafræðilegir eiginleikar Scandium

Scandium er umbreytingarmálmþáttur.
1. Atómbygging: Atómbygging skandar samanstendur af 21 róteindum og venjulega um 20 nifteindir. Rafeindastilling þess er 1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P⁶ 3D¹ 4S², sem gefur til kynna að það hafi einn óútfylltan D svigrúm.
2.. Efnafræðitákn og atómnúmer: Efnistákn Scandium er SC og atómnúmer þess er 21.
3. Rafmagnsgeta: Scandium hefur tiltölulega litla rafrænni virkni um 1,36 (samkvæmt Paul Electronegativity). Þetta þýðir að það hefur tilhneigingu til að missa rafeindir til að mynda jákvæðar jónir.
4. Oxunarástand: Scandium er venjulega til í +3 oxunarástandi, sem þýðir að það hefur misst þrjár rafeindir til að mynda sc³⁺ jónið. Þetta er algengasta oxunarástand þess. Þrátt fyrir að Sc²⁺ og Sc⁴⁺ séu einnig möguleg eru þau minna stöðug og sjaldgæfari.
5. Efnasambönd: Skandíum myndar aðallega efnasambönd með þætti eins og súrefni, brennisteini, köfnunarefni og vetni. Nokkur algeng scandium efnasambönd fela í sérScandiumoxíð (SC2O3) og Scandium Halides (eins ogScandium klóríð, sccl3).
6. Viðbrögð: Scandium er tiltölulega viðbragðs málmur, en það oxast hratt í lofti og myndar oxíðfilmu af skandíumoxíði, sem kemur í veg fyrir frekari oxunarviðbrögð. Þetta gerir einnig skandi tiltölulega stöðugt og hefur einhverja tæringarþol.
7. Leysni: Scandium leysist hægt upp í flestum sýrum, en leysist auðveldlega upp við basískar aðstæður. Það er óleysanlegt í vatni vegna þess að oxíðfilmur hennar kemur í veg fyrir frekari viðbrögð við vatnsameindir.

8. Lanthaníð-eins og efnafræðilegir eiginleikar: Efnafræðilegir eiginleikar skandi eru svipaðir og í Lanthanide seríunni (Lanthanum, Gadolinium, Neodymium, osfrv.), svo það er stundum flokkað sem lanthaníð-eins þáttur. Þessi líkt endurspeglast aðallega í jónandi radíus, samsettum eiginleikum og einhverri hvarfvirkni.
9. samsætur: Scandium hefur margar samsætur, aðeins sumar eru stöðugar. Stöðugasta samsætan er SC-45, sem hefur langan helmingunartíma og er ekki geislavirk.

Scandium er tiltölulega sjaldgæft þáttur, en vegna sumra af einstökum efnafræðilegum og eðlisfræðilegum eiginleikum gegnir það mikilvægu hlutverki á nokkrum notkunarsvæðum, sérstaklega í geimferðariðnaðinum, efnafræði og sumum hátækniforritum.

Líffræðilegir eiginleikar Scandium

Scandium er ekki algengur þáttur í náttúrunni. Þess vegna hefur það enga líffræðilega eiginleika í lífverum. Líffræðilegir eiginleikar fela venjulega í sér líffræðilega virkni, líffræðilega frásog, umbrot og áhrif frumefna á lifandi lífverur. Þar sem Scandium er ekki þáttur sem er nauðsynlegur fyrir lífið, hafa engar þekktar lífverur líffræðilega þörf eða notkun fyrir Scandium.
Áhrif Scandium á lífverur eru aðallega tengd geislavirkni þess. Sumar samsætur skandíums eru geislavirkar, þannig að ef mannslíkaminn eða aðrar lífverur verða fyrir geislavirku skandium, getur það valdið hættulegri útsetningu fyrir geislun. Þetta ástand kemur venjulega fram við sérstakar aðstæður eins og kjarnorkuvísindarannsóknir, geislameðferð eða kjarnorkuslys.
Scandium hefur ekki samskipti við lífverur og það er geislunarhætta. Þess vegna er það ekki mikilvægur þáttur í lífverum.

Scandium er tiltölulega sjaldgæfur efnafræðilegur þáttur og dreifing þess í náttúrunni er tiltölulega takmörkuð. Hér er ítarleg kynning á dreifingu Scandium í náttúrunni:

1. innihald í náttúrunni: Scandium er til í tiltölulega litlu magni í jarðskorpunni. Meðalinnihald í jarðskorpunni er um 0,0026 mg/kg (eða 2,6 hlutar á milljón). Þetta gerir Scandium að einum af sjaldgæfari þáttum í jarðskorpunni.

2. Uppgötvun í steinefnum: Þrátt fyrir takmarkað innihald er að finna Scandium í ákveðnum steinefnum, aðallega í formi oxíðs eða kísilefna. Nokkur steinefni sem innihalda skandi eru skandianít og dólómít.

3. Útdráttur á Scandium: Vegna takmarkaðrar dreifingar þess er það tiltölulega erfitt að draga út hreint skandi. Venjulega fæst skandíum sem aukaafurð ál bræðsluferlisins, þar sem það gerist með áli í báxít.

4. Landfræðileg dreifing: Scandium er dreift á heimsvísu, en ekki jafnt. Sum lönd eins og Kína, Rússland, Noregur, Svíþjóð og Brasilía eru með ríkar skandíuminnstæður en önnur svæði hafa þau sjaldan.

Þrátt fyrir að Scandium hafi takmarkaða dreifingu í eðli sínu gegnir það mikilvægu hlutverki í sumum hátækni og iðnaðarforritum, svo þess er það

Útdráttur og bræðsla á Scandium frumefni

Scandium er sjaldgæfur málmþáttur og námuvinnslu- og útdráttarferlar þess eru nokkuð flóknir. Eftirfarandi er ítarleg kynning á námuvinnslu og útdráttarferli Scandium frumefni:

1. Útdráttur á Scandium: Scandium er ekki til í frumform í náttúrunni, en er venjulega til í snefilmagni í málmgrýti. Aðalskandi málmgrýti inniheldur vanadíumskandi málmgrýti, sirkon málmgrýti og yttrium málmgrýti. Scandium innihaldið í þessum málmgrýti er tiltölulega lítið.

Ferlið við að vinna úr skandíum felur venjulega í sér eftirfarandi skref:

A. Námuvinnsla: Uppgröftur málmgrýti sem inniheldur Scandium.

b. Crushing and Ore Processing: Crushing and Processing One til að aðgreina gagnlegar málmgrýti frá úrgangsgrjóti.

C. Flot: Með flotferlinu eru málmgrýti sem innihalda skandíum aðskilin frá öðrum óhreinindum.

D. Upplausn og minnkun: Scandium hýdroxíð er venjulega leyst upp og síðan minnkað í málmskandi með minnkandi efni (venjulega áli).

e. Raflausn útdráttur: Minni skandíum er dregið út í gegnum rafgreiningarferli til að fá háhyggniScandium málmur.

3. Algeng aðferð er að aðgreina og kristalla skandíumsambönd með klórun eða kolsýringarferlum til að fáScandium með mikla opni.

Það skal tekið fram að vegna skorts á skjálftum þurfa útdráttar- og hreinsunarferlar mjög nákvæmar efnaverkfræði og mynda venjulega umtalsvert magn af úrgangi og aukaafurðum. Þess vegna er námuvinnsla og útdráttur skandíumþáttarins flókið og dýrt verkefni, venjulega ásamt námuvinnslu og útdráttarferli annarra þátta til að bæta hagkvæmni.

Greiningaraðferðir Scandium
1. Það atómar sýnið sem á að prófa í loga og mælir síðan frásogstyrk Scandium í sýninu í gegnum litrófsmæli. Þessi aðferð er hentugur til að greina snefilþéttni skandíums.
2. Það atómar sýnishornið og myndar plasma og ákvarðar sérstaka bylgjulengd og styrkleika Scandium losunar í litrófsmæli.
3. Það atómar sýnishornið og myndar plasma og ákvarðar massa-til-hleðsluhlutfall Scandium í massagreiningum. 4. Röntgengeislunarflúrljómun (XRF): Röntgengeislunar litróf notar flúrljómunarrófið sem myndast eftir að sýnið er spennt fyrir röntgengeislum til að greina innihald frumefna. Það getur fljótt og óeðlilegt ákvarðað innihald skandíums í sýninu.
5. Bein lestur litróf: Einnig þekkt sem ljós rafeindatækni, það er greiningartækni sem notuð er til að greina innihald frumefna í sýni. Bein lestrar litróf er byggð á meginreglunni um atómlosunar litróf. Það notar háhita rafmagns neista eða boga til að gufa upp þættina beint í sýninu frá föstu ástandi og gefa frá sér einkennandi litrófslínur í spennandi ástandi. Hver þáttur hefur einstaka losunarlínu og styrkleiki hans er í réttu hlutfalli við innihald frumefnisins í sýninu. Með því að mæla styrk þessara einkennandi litrófslína er hægt að ákvarða innihald hvers frumefnis í sýninu. Þessi aðferð er aðallega notuð við samsetningargreiningu málma og málmblöndur, sérstaklega í málmvinnslu, málmvinnslu, efnafræði og öðrum sviðum.

Þessar aðferðir eru mikið notaðar í rannsóknarstofu og iðnaði við megindlega greiningu og gæðaeftirlit á Scandium. Val á viðeigandi aðferð fer eftir þáttum eins og gerð sýnishorns, krafist greiningarmörkum og nákvæmni uppgötvunar.

Sértæk notkun á Scandium atóm frásogsaðferð

Í mælingu á frumefni hefur atóm frásog litrófsgreining með mikla nákvæmni og næmi, sem veitir árangursríkan hátt til að rannsaka efnafræðilega eiginleika, samsetningarsamsetningu og innihald frumefna.

Næst munum við nota atóm frásog litrófsgreining til að mæla innihald járnþáttar.

Sértæku skrefin eru eftirfarandi:

Undirbúðu sýnið sem á að prófa. Til að útbúa lausn sýnisins sem á að mæla er almennt nauðsynlegt að nota blandaða sýru til meltingar til að auðvelda síðari mælingar.

Veldu viðeigandi atóm frásogs litróf. Veldu viðeigandi atóm frásogs litróf byggð á eiginleikum sýnisins sem á að prófa og svið skandíuminnihalds sem á að mæla. Stilltu færibreytur atóms frásogs litrófsins. Stilltu færibreytur atóms frásogs litrófsins, þar með talið ljósgjafinn, atomizer, skynjari osfrv., Byggt á prófuðu frumefni og tækjalíkani.

Mældu frásog skjálftans. Settu sýnið sem á að prófa í atomizer og sendu frá sér ljósgeislun á tiltekinni bylgjulengd í gegnum ljósgjafa. Scandium frumefnið sem á að prófa mun taka upp þessa ljósgeislun og gangast undir orkustigaskipti. Mældu frásog Scandium þáttarins í gegnum skynjara.

Reiknaðu innihald skandíumþáttar. Reiknaðu innihald skandiþáttar byggð á frásog og stöðluðum ferli.

Í raunverulegri vinnu er nauðsynlegt að velja viðeigandi mælingaraðferðir í samræmi við sérstakar þarfir vefsins. Þessar aðferðir eru mikið notaðar við greiningu og uppgötvun járns í rannsóknarstofum og atvinnugreinum.
Í lok alhliða kynningar okkar á Scandium vonum við að lesendur geti haft dýpri skilning og þekkingu á þessum frábæra þætti. Scandium, sem mikilvægur þáttur í lotukerfinu, gegnir ekki aðeins lykilhlutverki á sviði vísinda, heldur hefur hann einnig fjölbreytt úrval af forritum á daglegu lífi og öðrum sviðum.
Með því að rannsaka eiginleika, notkun, uppgötvunarferli og beitingu skandíums í nútímavísindum og tækni getum við séð einstaka sjarma og möguleika þessa þáttar. Scandium gegnir lykilhlutverki, allt frá geimferðum til rafhlöðutækni, frá jarðolíu til lækningatækja.
Auðvitað verðum við líka að gera okkur grein fyrir því að þó að Scandium veki líf okkar, þá hefur það einnig einhverja mögulega áhættu. Þess vegna, þó að við þurfum að njóta ávinnings af Scandium, verðum við einnig að huga að hæfilegri notkun og stöðluðu notkun til að forðast möguleg vandamál. Í framtíðarþróun vísinda og tækni, gerum við ráð fyrir að Scandium muni spila einstaka kosti sína á fleiri sviðum og vekja meiri þægindi og á óvart í lífi okkar.