21 Scandium û rêbazên ceribandina wê yên bi gelemperî têne bikar anîn
Hûn bi xêr hatin vê cîhana hêmanên tijî sir û efsûn. Îro, em ê bi hev re hêmanek taybetî bikolin -scandium. Her çend ev hêman di jiyana me ya rojane de ne hevpar be jî, di zanist û pîşesaziyê de rolek girîng dilîze.
Scandium, ev hêmana hêja, gelek taybetmendiyên ecêb hene. Endamek ji malbata hêmanên erdê yên kêm e. Wekî dinhêmanên erdê kêm, avahiya atomê ya skandiyûmê tije sir e. Van strukturên atomê yên bêhempa ne ku skandiyum di zanistên fîzîk, kîmya û materyalan de rolek bêguhêr dileyzin.
Vedîtina skandiyûmê tijî zivirîn û zivirîn û zehmetiyan e. Ew di sala 1841-an de dest pê kir, dema ku kîmyayê Swêdî LFNilson (1840~1899) hêvî kir ku hêmanên din ji paqijkirî veqetîne.erbiumerd dema ku metalên sivik dixwîne. Piştî 13 caran perçebûna qismî ya nîtratan, wî di dawiyê de 3,5 g safî bi dest xist.ytterbiumerd. Lêbelê, wî dît ku giraniya atomî ya ytterbiumê ku wî wergirtiye bi giraniya atomî ya ytterbiumê ku ji hêla Malinac berê ve hatî dayîn hev nagire. Nelsonê çavê tûj fêm kir ku dibe ku di nav de hêmanek sivik hebe. Ji ber vê yekê wî bi heman pêvajoyê vekirina ytterbiumê ku wî wergirtiye berdewam kir. Di dawiyê de, dema ku tenê ji dehyek nimûneyê ma, giraniya atomê ya pîvandî daket 167.46. Ev encam nêzîkî giraniya atomê ya yttriumê ye, ji ber vê yekê Nelson navê wê kir "Scandium".
Her çend Nelson skandiyûm keşf kiribû jî, ji ber kêmbûna xwe û zehmetiya veqetandinê zêde bala civaka zanistî nekişand. Heya dawiya sedsala 19-an, dema ku lêkolîna li ser hêmanên erdê yên kêm meyl bû, ew skandiyûm ji nû ve hat keşif kirin û lêkolîn kirin.
Ji ber vê yekê, bila em dest bi vê rêwîtiya lêgerîna skandiyûmê bikin, da ku sira wê derxin holê û vê hêmana xuya asayî lê bi rastî dilkêş fam bikin.
Qadên serîlêdanê yên scandium
Sembola skandiyûmê Sc ye û jimareya wê ya atomê 21 e. Element metalek nermik, zîv-spî ye. Her çend skandiyûm ne hêmanek hevpar di qalikê erdê de ye, ew gelek qadên serîlêdanê yên girîng hene, nemaze di aliyên jêrîn de:
1. Pîşesaziya Aerospace: Scandyum aluminium aliyek sivik, bi hêz e ku di strukturên balafiran, parçeyên motorê û çêkirina mûşekan de di pîşesaziya hewayê de tê bikar anîn. Zêdekirina skandiyûmê dikare hêz û berxwedana korozyonê ya alloyê baştir bike di heman demê de ku dendika alloyê kêm bike, alavên hewayê sivik û domdartir bike.
2. Bisîklet û Amûrên Sporê:Scandium aluminiumdi heman demê de ji bo çêkirina bisiklêtan, golfê û alavên din ên werzîşê jî tê bikar anîn. Ji ber hêz û sivikiya wê ya hêja,alloy skandiyûmdikare performansa alavên werzîşê baştir bike, giraniyê kêm bike, û domdariya materyalê zêde bike.
3. Pîşesaziya Ronahî:Iodide skandiyûmDi lampayên xenonê yên tundûtûjî de wekî dagirtin tê bikar anîn. Ampûlên weha di wênekêşî, çêkirina fîlimê, ronahiya qonaxê û alavên bijîjkî de têne bikar anîn ji ber ku taybetmendiyên wan ên spektral pir nêzî ronahiya rojê ya xwezayî ne.
4. Hucreyên sotemeniyê:Scandium aluminiumdi hucreyên sotemeniyê yên oksîda hişk (SOFC) de jî sepanê dibîne. Di van bataryayên de,alloy skandiyûm-aluminiumwekî materyalê anode tê bikar anîn, ku xwedan guheztin û îstîqrara bilind e, ji bo baştirkirina karîgerî û performansa hucreyên sotemeniyê dibe alîkar.
5. Lêkolîna zanistî: Skandyûm di lêkolînên zanistî de wekî materyalek detektor tê bikar anîn. Di azmûnên fîzîka nukleerî û lezkerên parçikan de, krîstalên sîntilasyona skandiyûmê ji bo tespîtkirina radyasyonê û pirtikan têne bikar anîn.
6. Sepanên din: Scandium di heman demê de wekî superconductorek germahiya bilind û di hin alloyên taybetî de jî tê bikar anîn da ku taybetmendiyên alloyê baştir bike. Ji ber performansa bilind a skandiyûmê di pêvajoya anodîzasyonê de, ew di hilberîna materyalên elektrodê de ji bo bataryayên lîtium û amûrên din ên elektronîkî jî tê bikar anîn.
Girîng e ku were zanîn ku tevî gelek sepanên wê, hilberandin û karanîna skandiyûmê ji ber kêmbûna wê ya têkildar bi sînor û biha ye, ji ber vê yekê pêdivî ye ku lêçûn û alternatîfên wê dema ku bikar bînin bi baldarî bêne hesibandin.
Taybetmendiyên Fîzîkî yên Hêmana Scandium
1. Avaniya Atomê: Navoka skandiyûmê ji 21 protonan pêk tê û bi gelemperî 20 notron tê de hene. Ji ber vê yekê, giraniya wê ya atomê ya standard (girsa atomê ya têkildar) bi qasî 44.955908 e. Di warê avahiya atomê de, veavakirina elektronê ya skandiyûmê 1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 3d1 4s² ye.
2. Rewşa Fîzîkî: Skandyûm di germahiya odeyê de zexm e û xuyangê wê yê zîv-spî ye. Rewşa wê ya fizîkî li gorî guherînên germahî û zextê dikare biguhere.
3. Tûrbûn: Tûrbûna skandiyûmê bi qasî 2,989 g/cm3 ye. Ev tîrbûna nisbeten kêm wê dike metalek sivik.
4. Xala helînê: Xala helînê ya skandiyûmê bi qasî 1541 pileya Celsius (2806 pileyî Fahrenheit) ye, ku nîşan dide ku xala helînê ya nisbeten bilind e. 5. Xala kelandinê: Skandyûm xwediyê xala kelandinê ye bi qasî 2836 pileyî Celsius (5137 pileyî Fahrenheit), ku tê wê maneyê ku ji bo vemirandinê germahiyên bilind hewce dike.
6. Electrical Conductivity: Scandium rêgezek baş a elektrîkê ye, bi gihandina elektrîkê ya maqûl. Digel ku ne bi qasî materyalên guhezbar ên hevpar ên mîna sifir an aluminium ne baş e, ew hîn jî di hin sepanên taybetî de, wek şaneyên elektrolîtîk û sepanên hewayê, bikêr e.
7. Germbûna germê: Scandium xwedan guheztinek germî ya nisbeten bilind e, ku ew di germahiyên bilind de guhezkarek germî ya baş dike. Ev di hin sepanên germahiya bilind de bikêr e.
8. Avaniya Krîstal: Skandyûm xwedan avahiyek krîstal a hexagonal e, ku tê wê maneyê ku atomên wê di nav krîstalê de di nav şeşgoşeyên nêzîk de têne pak kirin.
9. Magnetîzm: Skandyûm di germahiya odeyê de diamagnetîk e, ango ji hêla zeviyên magnetîkî ve nayê kişandin an jê nayê derxistin. Tevgera wê ya magnetîkî bi avahiya wê ya elektronîkî ve girêdayî ye.
10. Radyoaktîv: Hemû îzotopên îstîqrar ên skandiyûmê radyoaktîf nînin, lewma hêmaneke neradyaktîf e.
Scandium metalek bi nisbeten sivik, xala helandinê ya bilind e ku bi gelek sepanên taybetî ve, nemaze di pîşesaziya hewayê û zanistiya materyalan de. Her çend ew bi gelemperî di xwezayê de nayê dîtin jî, taybetmendiyên wê yên laşî wê di gelek deveran de bikêrhatî dike.
Taybetmendiyên kîmyewî yên scandium
Scandyum hêmanek metal a veguherînê ye.
1. Avahiya atomê: Avahiya atomê ya Skandyûmê ji 21 proton û bi gelemperî ji 20 notronan pêk tê. Veavakirina elektroneya wê 1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 3d¹ 4s² ye, ev nîşan dide ku yek d orbitalek tijekirî heye.
2. Sembola kîmyewî û jimareya atomî: Sembola kîmyayî ya Skandyûmê Sc ye û hejmara wê ya atomê jî 21 e.
3. Elektronegatîvîtî: Skandyûm bi qasî 1.36-ê (li gorî elektronegatîvîteya Pawlos) xwedan elektroneyînîyek nizm e. Ev tê vê wateyê ku ew meyl dike ku elektronan winda bike da ku îyonên erênî çêbike.
4. Rewşa oksîdasyonê: Skandyûm bi gelemperî di rewşa oksîdasyonê +3 de heye, ango sê elektron winda kiriye da ku îyona Sc³+ çêbike. Ev rewşa wê ya oksîdasyonê ya herî gelemperî ye. Her çend Sc²⁺ û Sc4⁺ jî mimkun in, ew kêmtir aram û kêm hevpar in.
5. Pêkhatî: Skandyûm bi giranî bi hêmanên wekî oksîjen, sulfur, nîtrojen û hîdrojenê pêkhateyan çêdike. Hin pêkhateyên skandiyûmê yên hevpar heneoxide skandiyûm (Sc2O3) û halîdên skandiyûm (wekîklorîd skandiyûm, ScCl3).
6. Reaktîvîtî: Skandyûm metalek nisbeten reaktîf e, lê ew bi lez di hewayê de oksît dike, fîlimek oksîdê ya oksîdê skandiyûmê çêdike, ku rê li ber reaksiyonên oksîdasyonê yên din digire. Ev di heman demê de skandiyûmê bi îstîqrar dike û xwedan hin berxwedana korozyonê ye.
7. Çareserî: Skandyûm di piraniya asîdan de hêdî hêdî dihele, lê di bin şert û mercên alkalîn de hêsantir dihele. Ew di avê de nayê çareser kirin ji ber ku fîlima wê ya oksîtê rê li ber reaksiyonên din ên bi molekulên avê digire.
8. Taybetmendiyên kîmyewî yên mîna lanthanîd: Taybetmendiyên kîmyewî yên skandyûmê dişibin yên rêzikên lantanîdê (lanthanum, gadolinium, neodymium, û hwd.), Ji ber vê yekê ew carinan wekî hêmanek mîna lanthanide tête dabeş kirin. Ev wekhevî bi giranî di tîrêjê îyonî, taybetmendiyên hevedudanî û hin reaktîvîteyê de tê xuyang kirin.
9. Îzotop: Skandyûm gelek îzotop hene, tenê hinek ji wan sabît in. Îzotopa herî bi îstîqrar Sc-45 e, ku nîv-jiyana wê dirêj e û ne radyoaktîf e.
Scandium hêmanek kêm kêm e, lê ji ber hin taybetmendiyên wê yên kîmyewî û fizîkî yên bêhempa, ew di gelek warên serîlêdanê de, nemaze di pîşesaziya hewayê, zanistiya materyalan û hin serîlêdanên teknolojiya bilind de, rolek girîng dilîze.
Taybetmendiyên biyolojîkî yên scandium
Skandyûm di xwezayê de ne hêmanek hevpar e. Ji ber vê yekê di zindeweran de xwediyê taybetmendiyên biyolojîkî ne. Taybetmendiyên biyolojîkî bi gelemperî çalakiya biyolojîkî, vegirtina biyolojîkî, metabolîzma û bandorên hêmanan li ser organîzmayên zindî vedigire. Ji ber ku skandiyûm ne hêmanek bingehîn a jiyanê ye, ti organîzmayên naskirî hewcedariya biyolojîkî an karanîna skandiyûmê tune.
Bandora skandiyûmê li ser zîndeweran bi giranî bi radyoaktîvîteya wê ve girêdayî ye. Hin îzotopên skandiyûmê radyoaktîf in, ji ber vê yekê heke laşê mirov an jî organîzmayên din bi skandiyûmê radyoaktîf re rû bi rû bimîne, dibe ku bibe sedema radyasyona xeternak. Ev rewş bi gelemperî di rewşên taybetî yên wekî lêkolîna zanistiya nukleerî, radyoterapî an qezayên nukleer de pêk tê.
Skandyûm bi zîndeweran re bi feyde têkilî nake û xetera radyasyonê heye. Ji ber vê yekê, ew di organîzmayan de ne hêmanek girîng e.
Skandyûm hêmanek kîmyewî ya kêm kêm e, û belavkirina wê di xwezayê de bi hindik e. Li vir danasînek berfireh a belavkirina scandium di xwezayê de ye:
1. Naveroka di xwezayê de: Skandyûm di qalika dinyayê de bi mîqdarên piçûktir heye. Naveroka naverast di qalika Dinyayê de bi qasî 0,0026 mg/kg (an jî 2,6 par ji mîlyonek) ye. Ev yek skandyûmê dike yek ji hêmanên nadirtir di qalikê Erdê de.
2. Vedîtina di mîneralan de: Tevî naveroka wê ya kêm, skandiyûm dikare di hin mîneralan de, bi giranî di forma oksîd an silîkatan de were dîtin. Hin mîneralên ku skandyûm hene skandîanît û dolomît hene.
3. Derxistina skandiyûmê: Ji ber belavbûna wê ya kêm di xwezayê de, derxistina skandiyûmê ya saf nisbeten dijwar e. Bi gelemperî, skandiyûm wekî hilberek pêvajoya helandina aluminiumê tê wergirtin, ji ber ku ew bi aluminiumê di baksît de pêk tê.
4. Belavbûna erdnîgarî: Scandium li cîhanê belav dibe, lê ne wekhev. Hin welatên wekî Çîn, Rûsya, Norwêc, Swêd û Brezîlyayê xwedî depoyên skandiyûmê yên dewlemend in, lê li herêmên din kêm kêm wan hene.
Her çend skandiyûm di xwezayê de xwedan belavbûnek tixûbdar e, ew di hin sepanên teknolojiya bilind û pîşesaziyê de rolek girîng dilîze, ji ber vê yekê
Derxistin û helandina hêmanên skandyûmê
Scandium hêmanek metalek kêm e, û pêvajoyên kanên û derxistina wê pir tevlihev in. Ya jêrîn danasînek hûrgulî li ser pêvajoya kanan û derxistina hêmana skandiyûmê ye:
1. Derxistina skandiyûmê: Skandyûm di xwezayê de bi awayê hêmanên xwe nîn e, lê bi gelemperî di kanzayan de bi rêjeyên şopê heye. Di kanên skandiyûmê yên sereke de kanên vanadyûm skandyûm, zêrên zirkon û îttrium hene. Naveroka skandiyûmê di van kanzayan de nisbeten kêm e.
Pêvajoya derxistina scandium bi gelemperî gavên jêrîn pêk tîne:
yek. Maden: kolandina kanên ku skandiyûm tê de hene.
b. Perçiqandin û hilberandina madenê: Ji bo veqetandina kanzayên bikêr ji zinarên çopê Perçiqandin û hilberandin.
c. Flotation: Bi pêvajoya flotasyonê, kanên ku skandiyûm hene ji nepakiyên din têne veqetandin.
d. Hilweşîn û Kêmkirin: Hîdroksîdê Skandyûm bi gelemperî tê hilweşandin û dûv re ji hêla kêmkerek (bi gelemperî aluminium) ve dibe skandiyûmê metalîkî.
e. Derxistina elektrolîtîk: Skandyûmê kêmkirî bi pêvajoyek elektrolîtîk ve tê derxistin da ku paqijiya bilind were bidestxistin.metal skandiyûm.
3. Paqijkirina skandiyûmê: Bi pêvajoyên pirhejmarî û krîstalîzasyonê, paqijiya skandiyûm dikare bêtir çêtir bibe. Rêbazek hevpar ev e ku meriv pêkhateyên skandiyûmê bi pêvajoyên klorkirinê an karbonasyonê veqetîne û krîstalîze bike da ku were bidestxistin.scandium-paqijiya bilind.
Pêdivî ye ku were zanîn ku ji ber kêmbûna skandiyûmê, pêvajoyên derxistin û rafîneriyê pêdivî bi endezyariya kîmyewî ya pir rast heye, û bi gelemperî rêjeyek bermayî û hilberên jêrîn çêdike. Ji ber vê yekê, kolandin û derxistina hêmana skandiyûm projeyek tevlihev û biha ye, bi gelemperî bi pêvajoya kanan û derxistina hêmanên din re tête hev kirin da ku karbidestiya aborî baştir bike.
Rêbazên tespîtkirina scandium
1. Spektrometriya vegirtina atomî (AAS): Spektrometriya vegirtina atomî rêbazek analîza jimareyî ya ku bi gelemperî tê bikar anîn e ku di dirêjahiya pêlên taybetî de spektrên vegirtinê bikar tîne da ku pîvana skandyûmê di nimûneyekê de diyar bike. Ew nimûneya ku tê ceribandin di nav agirê de atomîze dike, û dûv re bi spektrometerek tundiya vegirtina skandiyûmê di nimûneyê de dipîve. Ev rêbaz ji bo tespîtkirina tansiyonên şopên skandiyûmê maqûl e.
2. Spectrometrya veguheztina optîkî ya plazmaya bi înduksîyonel (ICP-OES): Spectrometrîya veguheztina optîkî ya plazmaya pêvekirî ya pêvekirî rêbazek analîtîk a pir hesas û bijartî ye ku bi berfirehî di analîza pir-hêmanan de tê bikar anîn. Ew nimûneyê atomîze dike û plazmayê çêdike, û dirêjiya pêlê û tundiya belavbûna skandiyûmê di spektrometerê de diyar dike.
3. Spektrometriya girseyî ya plazmaya bi înduktîfîk (ICP-MS): Spektrometriya girseyî ya plazmaya bi înduktîv ve girêdayî rêbazek analîtîk a pir hesas û bi rezîliya bilind e ku dikare ji bo destnîşankirina rêjeya îzotopê û analîza elementa şopê were bikar anîn. Ew nimûneyê atomîze dike û plazmayê çêdike, û rêjeya girseya skandiyûmê di spectrometerek girseyî de diyar dike. 4. Spektrometriya floransê ya tîrêjê (XRF): Spektrometriya floransê ya tîrêjê ya rontgenê spektroma floransê ya ku piştî ku nimûne ji hêla tîrêjên X-ê ve tê heyecankirin hatî çêkirin bikar tîne da ku naveroka hêmanan analîz bike. Ew dikare zû û ne-hilweşînkar naveroka skandiyûmê di nimûneyê de diyar bike.
5. Spektrometriya xwendina rasterast: Wekî spektrometriya xwendina rasterast a fotoelektrîkê jî tê zanîn, ew teknîkek analîtîk e ku ji bo analîzkirina naveroka hêmanan di nimûneyê de tê bikar anîn. Spektrometriya xwendina rasterast li ser bingeha prensîba spektrometriya belavkirina atomê ye. Ew çirûskên elektrîkê an kevanan bi germahiya bilind bikar tîne da ku rasterast hêmanên di nimûneyê de ji rewşa hişk vapor bike û di rewşa heyecan de xetên spektral ên taybet derxe. Her hêman xwedan xêzek belavkirinê ya yekta ye, û tundiya wê bi naveroka elementa di nimûneyê re têkildar e. Bi pîvandina tundiya van xetên spêktral ên taybetmendiyê, naveroka her elementek di nimûneyê de dikare were destnîşankirin. Ev rêbaz bi taybetî ji bo analîzkirina pêkhatina metal û alloyan, nemaze di metalurgy, hilberandina metal, zanistiya materyal û warên din de tê bikar anîn.
Van rêbazan bi berfirehî di laboratuar û pîşesaziyê de ji bo analîza mîqdar û kontrolkirina kalîteyê ya skandiyûmê têne bikar anîn. Hilbijartina rêbaza guncan bi faktorên wekî celebê nimûneyê, sînorê tespîta pêwîst û rastbûna tespîtê ve girêdayî ye.
Serîlêdana taybetî ya rêbaza vegirtina atomî ya skandiyûmê
Di pîvandina hêmanan de, spektroskopiya vegirtina atomê xwedan rastbûn û hesasiyetek bilind e, ji bo lêkolîna taybetmendiyên kîmyewî, pêkhatina hevedudanî û naveroka hêmanan amûrek bi bandor peyda dike.
Dûv re, em ê spektroskopiya vegirtina atomê bikar bînin da ku naveroka hêmana hesin bipîvin.
Pêngavên taybetî wiha ne:
Nimûneya ku were ceribandin amade bikin. Ji bo amadekirina çareseriyek nimûneya ku were pîvandin, bi gelemperî pêdivî ye ku ji bo digestiyê asîda tevlihev bikar bînin da ku pîvandinên paşîn hêsan bikin.
Spectrometerek vegirtina atomê ya guncan hilbijêrin. Li ser bingeha taybetmendiyên nimûneya ku were ceribandin û rêza naveroka skandiyûmê ya ku were pîvandin, spektrometerek vegirtina atomê ya maqûl hilbijêrin. Parametreyên spektrometra vegirtina atomê eyar bikin. Li ser bingeha hêman û modela amûrê ya ceribandinê, pîvanên spektrometera vegirtina atomê, di nav de çavkaniya ronahiyê, atomîzer, dedektor, hwd.
Girtina hêmana skandiyûmê bipîvin. Nimûneya ku were ceribandin têxin nav atomîzerek û tîrêjên ronahiyê yên dirêjahiya pêlê bi çavkaniyek ronahiyê derdixin. Hêmana skandiyûmê ya ku were ceribandin dê vê tîrêjê ronahiyê bigire û di asta enerjiyê de derbas bibe. Bi dedektorek vegirtina hêmana skandiyûmê bipîvin.
Naveroka hêmana scandium hesab bikin. Naveroka hêmana skandiyûmê li ser bingeha vegirtinê û keviya standard hesab bikin.
Di xebata rastîn de, pêdivî ye ku meriv li gorî hewcedariyên taybetî yên malperê rêbazên pîvana guncan hilbijêrin. Van rêbazan bi berfirehî di analîzkirin û tespîtkirina hesin di laboratuar û pîşesaziyê de têne bikar anîn.
Di dawiya danasîna meya berfireh a skandiyûmê de, em hêvîdar in ku xwendevan dikarin li ser vê hêmana hêja xwedî têgihiştin û zanînek kûrtir bin. Skandyûm, wekî hêmanek girîng di tabloya peryodîk de, ne tenê di warê zanistî de rolek sereke dilîze, di jiyana rojane de û di warên din de jî xwedan gelek sepanan e.
Bi lêkolîna taybetmendî, karanîna, pêvajoya vedîtinê û sepana skandiyûmê di zanist û teknolojiya nûjen de, em dikarin xweşikbûn û potansiyela bêhempa ya vê hêmanê bibînin. Ji materyalên hewayê bigire heya teknolojiya bateriyê, ji petrokîmyayê bigire heya alavên bijîjkî, skandiyum rolek sereke dilîze.
Bê guman, divê em jî zanibin ku her çend skandiyum rehetiyê dide jiyana me, ew jî hin xetereyên potansiyel jî hene. Ji ber vê yekê, dema ku em hewce ne ku ji feydeyên skandiyûmê sûd werbigirin, divê em bala xwe bidin karanîna maqûl û sepana standardkirî jî da ku ji pirsgirêkên muhtemel dûr nekevin. Scandium hêmanek hêjayî lêkolîn û têgihîştina me ya kûr e. Di pêşkeftina pêşerojê ya zanist û teknolojiyê de, em li bendê ne ku skandiyum di zêdetir qadan de avantajên xwe yên bêhempa bilîze û bêtir rehetî û surprîzên jiyana me bîne.
Dema şandinê: Nov-14-2024