21 Скандиум және оның жиі қолданылатын тестілеу әдістері
Осы әлемге қош келдіңіз, жұмбақ пен сүйкімділікке толы. Бүгін біз бірге арнайы элементті зерттейміз -скандий. Бұл элемент күнделікті өмірде жиі кездеспесе де, ол ғылым мен өнеркәсіпте маңызды рөл атқарады.
Скандий, бұл керемет элемент, көптеген таңғажайып қасиеттері бар. Бұл сирек кездесетін жер элементтерінің мүшесі. Басқалар сияқтысирек кездесетін элементтер, Scandium атомдық құрылымы құпияға толы. Бұл Scandium-ді физика, химия және материалдар туралы ғылымда алмастырылмайтын рөл атқаратын ерекше атомдық құрылымдар.
Скандиумның ашылуы бұрылыстарға және бұрылыстарға және қиындықтарға толы. Ол 1841 жылы басталды, ол швед химигі LFNILSON (1840 ~ 1899) басқа элементтерді тазартылғаннан бөлек деп үміттендіerbiumжарық металдарды зерттеу кезінде жер. Нитраттардың ішінара ыдырауынан 13 еседен кейін ол ақыры 3,5 г таза болдыYtterbiumЖер. Алайда, ол алынған Ytterbium-дың атомдық салмағы Малинак берген Ytterbium компаниясының атом салмағына сәйкес келмегенін анықтады. Өткір көзді нельсон ондағы жеңіл элемент болуы мүмкін екенін түсінді. Сондықтан ол сол процесті өткізген Ytterbium-ды өңдеуді жалғастырды. Соңында, үлгінің оннан бір бөлігі болған кезде, өлшенген атом салмағы 167.46-ға дейін төмендеді. Бұл нәтиже Yttrium атом салмағына жақын, сондықтан Нельсон «скандий» деп атады.
Нельсон скандийді тапқанымен, ол сирек кездесетін және бөлек болу қиындықтарына байланысты ғылыми қоғамдастықтан көп көңіл бөлген жоқ. 19 ғасырдың аяғында болғанға дейін, сирек кездесетін элементтер бойынша зерттеулер ұйымдастырылған кезде, скандий қайта ашылып, зерттелді.
Сонымен, скандийді зерттеп, құпияны ашу, құпия болып көрінетін, бірақ қарапайым, бірақ сүйкімді көріністерді түсініп алайық.
Скандийдің қосымшалары
Скандиумның символы SC, ал оның атомдық саны 21. Элемент жұмсақ, күміс-ақ өтпелі металл. ScanNium жер қыртысының ортақ элементі болмаса да, ол негізінен келесі маңызды аспектілерде:
1 Скандиумның қосылуы қорытпаның тығыздығымен және коррозияға төзімділігін жақсартады, ал қорытындыларның тығыздығын азайтып, аэроғарыштық жабдықты жеңілірек және берік етеді.
2. Велосипедтер мен спорттық жабдықтар:Скандий алюминийісонымен қатар велосипедтер, гольф клубтары және басқа да спорттық жабдықтар жасау үшін де қолданылады. Өте жақсы күш пен жеңілдікке байланысты,Скандий қорытпасыспорттық жабдықтардың жұмысын жақсарта алады, салмақ азайтады және материалдың беріктігін арттыруға мүмкіндік береді.
3. Жарықтандыру өнеркәсібі:Scandium йодиджоғары қарқынды ксенон шамдарында толтырғыш ретінде қолданылады. Мұндай шамдар фотография, кино түсіру, сахналық жарықтандыру және медициналық жабдықтарда қолданылады, өйткені олардың спектрлік сипаттамалары табиғи күн сәулесімен өте жақын.
4. Отын жасушалары:Скандий алюминийіСондай-ақ, қатты оксидті отын жасушаларында (SOFS) қосымшаны табады. Бұл батареяларда,Скандиум-алюминий қорытпасыЖанармай жасушаларының тиімділігі мен өнімділігін арттыруға көмектесетін жоғары өткізгіштігі мен тұрақтылығы бар анодтық материалдар ретінде қолданылады.
5. Ғылыми зерттеулер: Скандиум ғылыми зерттеулердегі детекторлық материал ретінде қолданылады. Ядролық физика бойынша эксперименттер мен бөлшектер үдеткіштерінде, скандий сцинтилляциялық кристалдары радиациялық және бөлшектерді анықтау үшін қолданылады.
6 Скандиумның анодизаторлық процесінде жоғары қойылымдарына байланысты ол литий батареялары мен басқа да электронды құрылғыларға арналған электрод материалдарын өндіруде де қолданылады.
Айта кету керек, көптеген қосымшаларға қарамастан, скандийдің өндірісі және пайдалану оның салыстырмалы түрде арқасында шектеулі және салыстырмалы түрде қымбат, сондықтан оны пайдалану кезінде оның құны мен баламалары мұқият қарау керек.
Скандий элементінің физикалық қасиеттері
1. Атомдық құрылым: скандий ядросы 21 протоннан тұрады және әдетте 20 нейтрондардан тұрады. Сондықтан оның стандартты атом салмағы (салыстырмалы атомдық массасы) шамамен 44,955908 құрайды. Атомдық құрылым бойынша Scandium электронды конфигурациясы - 1S² 2S² 2p⁶ 3S² 3S² 3P⁶ 3S² 4S².
2. Физикалық күй: Скандиум бөлме температурасында қатты және күміс-ақ түске ие. Оның физикалық жағдайы температура мен қысымның өзгеруіне байланысты өзгеруі мүмкін.
3. Тығыздық: скандийдің тығыздығы шамамен 2,989 г / см3 құрайды. Бұл салыстырмалы түрде төмен тығыздық оны жеңіл металлға айналдырады.
4. Балқу нүктесі: скандийдің балқуы шамамен 1541 градус (фаренгейт), бұл оның салыстырмалы түрде жоғары балқу нүктесі бар екенін көрсетеді. 5
6. Электр өткізгіштік: Скандиум - бұл электрлік өткізгіштікпен электрмен жабдықтаудың жақсы өткізгіші. Мыс немесе алюминий сияқты жалпы өткізгіш материалдар сияқты, ол әлі де кейбір арнайы қосымшаларда, мысалы, электролиттік жасушалар мен аэроғарыштық қосымшаларда пайдалы.
7. Жылу өткізгіштік: Скандиум салыстырмалы түрде жоғары термиялық өткізгіштікке ие, оны жоғары температурада жақсы термиялық өткізгіш етеді. Бұл кейбір жоғары температуралы қосымшаларда пайдалы.
8
9. Магнетризм: Скандиум - бұл бөлме температурасында диамагницетикалық, бұл оны магнит өрістерімен қызықтырмайды немесе қайталанбайды. Оның магниттік мінез-құлқы оның электрондық құрылымымен байланысты.
10. Радиоактивтілік: скандийдің барлық тұрақты изотоптары радиоактивті емес, сондықтан ол радиоактивті емес элемент.
Скандиум - бұл салыстырмалы түрде жеңіл, жоғары ерітінді металл, әсіресе бірнеше арнайы қосымшалары бар, әсіресе аэроғарыш және материалтану ғылымдары. Табиғатта жиі кездеспесе де, оның физикалық қасиеттері оны бірнеше аудандарда пайдалы етеді.
Скандияның химиялық қасиеттері
Скандиум - бұл металл элементі.
1. Атомдық құрылым: Скандияның атомдық құрылымы 21 протоннан тұрады және әдетте 20-ға жуық нейтроннан тұрады. Оның электронды конфигурациясы - 1S² 2S² 2p⁶ 3S² 3S² 3S² 3S² 4S², оның құрамында бір құрылмайтын D Orbital бар екенін көрсетеді.
2. Химиялық белгі және атомдық сан: скандийдің химиялық символы SC және оның атомдық саны 21.
3 Бұл оң иондарды қалыптастыру үшін электрондарды жоғалтуға бейім екенін білдіреді.
4 Бұл оның ең көп таралған тотығу күйі. SC²⁺ және SC⁴⁺-ге де мүмкін болса да, олар аз тұрақты және сирек кездеседі.
5. Қосылыстар: Скандиум негізінен оттегі, күкірт, азот және сутегі сияқты элементтері бар қосылыстарды құрайды. Кейбір қарапайым скандий қосылыстары барскандий оксиді (SC2O3) және скандийдің галидтері (мысалыСкандиум хлориді, SCCL3).
6. Реактивтілік: Скандиум - бұл салыстырмалы түрде реактивті металл, бірақ ол ауадағы тез ауада тотығады, бұл қосымша тотығу реакцияларын болдырмайды. Бұл сонымен қатар скандийді салыстырмалы түрде тұрақты етеді және коррозияға қарсы тұрақтылығы бар.
7. Ерігіштік: Скандиум көптеген қышқылдарда баяу ериді, бірақ сілтілі жағдайда оңай ериді. Ол суда ерімейді, өйткені оның оксиді қабығы су молекулаларымен одан әрі реакциялардың алдын алады.
8. Лантанид тәрізді химиялық қасиеттері: Скандияның химиялық қасиеттері лантанидтер сериясымен ұқсас (лантанум, гадолиния, меородмий), сондықтан ол кейде ландтанид тәрізді элемент ретінде жіктеледі. Бұл ұқсастық негізінен иондық радиуста, құрама қасиеттер мен реактивтілікте көрінеді.
9. Исотоптар: Scandium-да бірнеше изотоптар бар, олардың кейбіреулері ғана тұрақты. Ең тұрақты изотоп - бұл ұзақ жартылай жартысы бар және радиоактивті емес.
Скандиум салыстырмалы түрде сирек элемент, бірақ оның бірегей химиялық және физикалық қасиеттерінің арқасында, ол бірнеше қолданбалы учаскелерде, әсіресе аэроғарыш өнеркәсібінде, материалтану және кейбір жоғары технологиялық қосымшаларда маңызды рөл атқарады.
Скандияның биологиялық қасиеттері
Скандиум табиғатта ортақ элемент емес. Сондықтан, оның ағзада биологиялық қасиеттері жоқ. Биологиялық қасиеттер әдетте биологиялық белсенділік, биологиялық сіңіру, метаболизм, метаболизм және тірі организмдер бойынша элементтердің әсері бар. Скандиум өмір үшін қажет элемент емес болғандықтан, белгілі организмдер т.б. биологиялық қажеттілікке ие немесе скандий үшін қолдануға болмайды.
Скандияның ағзаларға әсері негізінен оның радиоактивтілігіне байланысты. Скандиумның кейбір изотоптары радиоактивті, сондықтан егер адам денесі немесе басқа организмдер радиоактивті скандийге ұшыраса, ол қауіпті радиациялық әсерге әкелуі мүмкін. Бұл жағдай әдетте ядролық ғылымды зерттеу, сәулелік терапия немесе ядролық апаттар сияқты нақты жағдайларда кездеседі.
Скандиум организмдермен тиімді қарым-қатынас жасамайды және радиациялық қауіп бар. Сондықтан, бұл организмдердегі маңызды элемент емес.
Скандиум - бұл сирек кездесетін химиялық элемент, және оны табиғатта бөлу салыстырмалы түрде шектеулі. Мұнда скандийдің табиғатпен таралуына егжей-тегжейлі кіріспе бар:
1.. Табиғаттағы мазмұн: Скандиум жер қыртысында салыстырмалы түрде аз мөлшерде бар. Жер қыртысындағы орташа мазмұн шамамен 0,0026 мг / кг құрайды (немесе миллионға 2,6 бөлік). Бұл скандийді жер қыртысында сирек кездесетін элементтердің біреуін жасайды.
2. Пайдалы қазбалардағы табылған: Мазмұны шектеулі болғанына қарамастан, скандийді белгілі бір минералдарда, негізінен оксидтер немесе силикаттар түрінде табуға болады. Құрамында скандий бар кейбір минералдарға скандианит және доломит кіреді.
3. Скандиумды өндіру: Табиғатта шектеулі бөлінуге байланысты таза скандийді алу өте қиын. Әдетте скандий алюминий балқыту процесінің жанама өнім ретінде алынады, өйткені ол бокситте алюминиймен кездеседі.
4. Географиялық тұрғыдан бөлу: Скандиум бүкіл әлемде таратылады, бірақ біркелкі емес. Қытай, Ресей, Норвегия, Норвегия, Швеция және Бразилия сияқты кейбір елдерде шоғырланған скандий кен орындары бар, ал басқа облыстар да сирек кездеседі.
ScanNium сипатында шектеулі таралуы болса да, ол кейбір жоғары технологиялық және өнеркәсіптік қосымшаларда маңызды рөл атқарады, сондықтан ол
Scandium элементінің экстракциясы және балқыту
Скандия - бұл сирек кездесетін металл элемент, ал оны өндіру және өндіру процестері өте күрделі. Төменде Scandium элементінің тау-кен өндіру және өндіру процесіне егжей-тегжейлі енгізу:
1 Негізгі скандий кендеріне ванадий скандиум кені, циркон кендері және YTTRII маркалы кене кіреді. Бұл кендердегі скандий мөлшері салыстырмалы түрде төмен.
Скандийді алу процесі әдетте келесі қадамдарды қамтиды:
а. Тау-кен өндірісі: скандий бар қазба немесе қазба кендері.
ә. Ұнтақтау және кенді өңдеу: пайдалы кендерді қалдық тау жыныстарынан бөлуге арналған ұнтақтау және өңдеу.
б. Флотация: флотация процесі арқылы скандий бар кендер басқа қоспалардан бөлінеді.
д. Еріту және қысқарту: скандий гидроксиді әдетте еріген, содан кейін төмендетілген агент (әдетте алюминий) металл скандийге дейін азайды.
е. Электролиттік экстракция: қысқартылған скандий жоғары тазалық алу үшін электролиттік процесс арқылы алынадыскандий металл.
3. Скандиумды қайта өңдеу: бірнеше еріту және кристалдану процестері арқылы скандийдің тазалығын одан әрі жақсартуға болады. Жалпы әдіс - скандий қосылыстарын хлорлау немесе карбонаттау процестері арқылы бөлу және кристалдандыруЖоғары тазалық скандийі.
Скандиум тапшылығының арқасында өндіру және қайта өңдеу процестері өте дәл химиялық инженерияны қажет ететіндігін атап өткен жөн айту керек, әдетте қалдықтар мен қосымша өнімдердің көп мөлшерін құрайды. Сондықтан Scandium элементін өндіру және өндіру - бұл күрделі және қымбат жоба, әдетте, экономикалық тиімділікті арттыру үшін басқа элементтерді өндіру және өндіру процесінде біріктірілген.
Scandium анықтау әдістері
1 Ол үлгіні жалынмен тексеріп, содан кейін спектрометр арқылы үлгідегі скандийдің сіңіру қарқындылығын өлшейді. Бұл әдіс скандийдің бақылау концентрациясын анықтауға жарамды.
2. Индуктивті байланысқан плазмалық оптикалық шығарындылар спектрометриясы (ICP-oes): индуктивті байланысқан плазмалық оптикалық шығарындылардың спектрометриясы - бұл көп элементті талдауда кеңінен қолданылатын жоғары сезімтал және селективті аналитикалық әдіс. Ол үлгіні таң қалдырады және плазманы құрайды және спектрометрдегі скандийдің эмиссиясының нақты толқын ұзындығы мен қарқындылығын анықтайды.
3 Ол үлгіні таң қалдырады және плазманы қалыптастырады және скандийдің массалық арақатынасын масс-спектрометрдегі арақатынасын анықтайды. 4. Рентген флуоресценттік спектрометрия (XRF): рентген флуоресценттік спектрометрі элементтердің мазмұнын талдау үшін x-Rays-тен кейін пайда болған флуоресцентті спектрді қолданады. Ол үлгідегі скандийдің мазмұнын тез және дирексивті түрде анықтай алады.
5 Ол жоғары температуралы электр желілерін немесе доғаларды пайдаланып, қатты күйден алынған элементтерді тікелей вапоризациялау және қозған жағдайдағы тән спектрлік сызықтар шығарады. Әр элементтің ерекше шығарындылары бар, ал оның қарқындылығы үлгінің құрамына пропорционалды. Осы сипаттағы спектрлік сызықтардың қарқындылығын өлшеу арқылы үлгідегі әр элементтің мазмұнын анықтауға болады. Бұл әдіс негізінен металдар мен қорытпаларды, әсіресе металлургия, металл өңдеу, материалтану және басқа салалардағы композициялық талдау үшін қолданылады.
Бұл әдістер зертханада және өнеркәсіпте скандийдің сандық талдауы және сапаны бақылау үшін кеңінен қолданылады. Тиісті әдісті таңдау үлгі түрі, қажетті анықтау шегі және анықтау дәлдігі сияқты факторларға байланысты.
Скандийді атомды сіңіру әдісін нақты қолдану
Элементті өлшеу кезінде атомды сіңіру спектроскопиясының дәлдігі жоғары және сезімталдыққа ие, химиялық қасиеттерді, құрама композицияны және элементтердің құрамын зерттеудің тиімді құралын қамтамасыз етеді.
Әрі қарай, біз темір элементінің мазмұнын өлшеу үшін атом сіңіру спектроскопиясын қолданамыз.
Нақты қадамдар келесідей:
Үлгіні сынақтан өткізуге дайындаңыз. Өлшеу үшін үлгіні шешуге дайындалу үшін, әдетте, кейінгі өлшеулерді жеңілдету үшін аралас қышқылды ас қорыту үшін пайдалану қажет.
Қолайлы атом сіңірілетін спектрометрді таңдаңыз. Сыналатын үлгінің қасиеттеріне және скандий мазмұнының диапазонына сүйене отырып, сәйкес атом сіңірілетін спектрометрін таңдаңыз. Атом сіңу спектрометрінің параметрлерін реттеңіз. Сыналған элемент пен аспап үлгісіне негізделген, атом сіңірілетін спектрометрдің параметрлерін, оның ішінде жарық көзі, атомизатор, детектор және т.б. параметрлерін реттеңіз.
Scandium элементінің сіңірілуін өлшеңіз. Үлгіні Атомизаторға сынап, жарық көзі арқылы белгілі бір толқын ұзындығының жарық сәулесін шығарыңыз. Сыналатын Scandium элементі бұл жарық сәулесін сіңіреді және энергия деңгейінен өтуге ұшырайды. Детектор арқылы скандий элементінің сіңірілуін өлшеңіз.
Scandium элементінің мазмұнын есептеңіз. Спорт және стандартты қисық сызық негізінде скандий элементінің мазмұнын есептеңіз.
Нақты жұмыста сайттың нақты қажеттіліктеріне сәйкес өлшеу әдістерін таңдау қажет. Бұл әдістер зертханалар мен салалардағы темірді талдау және анықтауда кеңінен қолданылады.
Скандиумға жан-жақты кіріспе соңында оқырмандар бұл керемет элементті тереңірек түсінуге және білуге болады деп сенеміз. Скандиум, мерзімді кестеде маңызды элемент ретінде, ғылым саласында басты рөл атқарып қана қоймайды, сонымен қатар күнделікті өмірде және басқа да салаларда да қосымшалардың кең спектрі бар.
Қазіргі заманғы ғылым мен техникада скандийдің қасиеттерін, табылуын және қолданылуын зерттеу арқылы біз осы элементтің ерекше сүйкімділігі мен әлеуетін көре аламыз. Аэроғарыш материалдарынан батарея техникасына, мұнайхимиялардан медициналық жабдыққа дейін, ScanNium негізгі рөл атқарады.
Әрине, скандий біздің өмірімізге ыңғайлы болған кезде, бұл біздің кез-келген ықтимал қауіптерге ие екенін түсінуіміз керек. Сондықтан, біз скандийдің артықшылықтарын тамашалағымыз келсе, біз мүмкін болатын проблемалардан аулақ болуымыз керек. Біз мүмкін болатын проблемалардан аулақ болуымыз керек. Болашақта ғылым мен техниканың дамуында біз Скандиумды көп салада ойнауға және өмірімізге көбірек қолайлылық пен тосынсыйлар әкеледі деп күтеміз.
POST TIME: NOV-14-2024