Naon scandium sareng metode tés anu biasa dianggo

21 Scandium sareng metode tés anu biasa dianggo

Wilujeng sumping di dunya ieu unsur anu pinuh ku misteri sareng pesona. Dinten ieu, urang bakal ngajalajah unsur khusus babarengan -skandium. Sanajan unsur ieu bisa jadi teu umum dina kahirupan urang sapopoé, éta muterkeun hiji peran penting dina sains jeung industri.

Skandium, unsur éndah ieu, ngabogaan loba sipat endah pisan. Éta mangrupikeun anggota kulawarga unsur bumi jarang. Kawas séjénunsur tanah jarang, struktur atom skandium pinuh ku misteri. Ieu struktur atom unik nu ngajadikeun skandium maénkeun peran irreplaceable dina fisika, kimia jeung élmu bahan.

Papanggihan skandium pinuh ku pulas sareng péngkolan sareng kasusah. Ieu dimimitian dina 1841, nalika kimiawan Swedia LFNilson (1840 ~ 1899) miharep pikeun misahkeun unsur séjén tina dimurnikeun.erbiumbumi bari diajar logam ringan. Saatos 13 kali dékomposisi parsial nitrat, anjeunna tungtungna nampi 3,5g murniytterbiumbumi. Sanajan kitu, anjeunna manggihan yén beurat atom tina ytterbium anjeunna dicandak teu cocog beurat atom ytterbium dibikeun ku Malinac saméméhna. Nelson panon seukeut sadar yen meureun aya sababaraha unsur lightweight di jerona. Ku kituna manéhna terus ngolah ytterbium manéhna meunangkeun jeung prosés nu sarua. Tungtungna, nalika ngan hiji-kasapuluh tina sampel ditinggalkeun, beurat atom diukur turun ka 167,46. Hasil ieu deukeut jeung beurat atom yttrium, ku kituna Nelson ngaranna éta "Scandium".

Sanajan Nelson geus kapanggih scandium, éta teu narik loba perhatian ti komunitas ilmiah alatan kingkilaban sarta kasusah di separation. Nepi ka ahir abad ka-19, nalika panalungtikan ngeunaan unsur-unsur bumi jarang jadi trend, skandium kapanggih deui jeung ditalungtik.

Janten, hayu urang ngalaksanakeun perjalanan ngajalajah skandium ieu, pikeun ngungkabkeun misterina sareng ngartos unsur anu katingali biasa tapi leres-leres menawan ieu.

Widang aplikasi skandium
Lambang skandium nyaéta Sc, sarta wilangan atomna nyaéta 21. Unsur éta mangrupa logam transisi lemes, pérak-bodas. Sanaos skandium sanés unsur umum dina kerak bumi, éta ngagaduhan seueur widang aplikasi anu penting, utamina dina aspék ieu:

1. Industri Aerospace: Scandium aluminium mangrupakeun lightweight, alloy-kakuatan tinggi dipaké dina struktur pesawat, bagian mesin, jeung manufaktur misil dina industri aerospace. Tambihan skandium tiasa ningkatkeun kakuatan sareng résistansi korosi tina alloy bari ngirangan dénsitas alloy, ngajantenkeun peralatan aerospace langkung hampang sareng langkung awét.
2. Sapédah sareng Alat Olahraga:Skandium aluminiumogé dipaké pikeun nyieun sapédah, kleub golf, jeung alat olahraga lianna. Kusabab kakuatan alus teuing jeung lightness,alloy skandiumbisa ningkatkeun kinerja alat olahraga, ngurangan beurat, sarta ngaronjatkeun durability bahan.
3. Industri Pencahayaan:Skandium iodidadipaké salaku pangisi dina lampu xenon inténsitas tinggi. Bohlam sapertos kitu dianggo dina fotografi, pembuatan film, lampu panggung, sareng alat médis sabab ciri spéktralna caket pisan sareng sinar panonpoé alami.
4. sél suluh:Scandium aluminiumogé manggihan aplikasi dina sél suluh oksida padet (SOFCs). Dina batré ieu,alloy skandium-aluminiumdipaké salaku bahan anoda, nu boga konduktivitas tinggi jeung stabilitas, mantuan pikeun ngaronjatkeun efisiensi sarta kinerja sél suluh.
5. Panalungtikan ilmiah: Skandium dipaké salaku bahan detektor dina panalungtikan ilmiah. Dina percobaan fisika nuklir jeung akselerator partikel, kristal scintillation scandium dipaké pikeun ngadeteksi radiasi jeung partikel.
6. Aplikasi séjén: Scandium ogé dipaké salaku superconductor suhu luhur sarta dina sababaraha alloy husus pikeun ngaronjatkeun sipat alloy nu. Alatan kinerja unggul tina scandium dina prosés anodizing, éta ogé dipaké dina produksi bahan éléktroda pikeun accu litium jeung alat éléktronik lianna.

Kadé dicatet yén sanajan loba aplikasi na, produksi jeung pamakéan skandium urang kawates sarta rélatif mahal alatan scarcity relatif na, jadi ongkos na alternatif kudu taliti dipertimbangkeun nalika ngagunakeun eta.

Sipat fisik Unsur Skandium

1. Struktur Atom: Inti skandium diwangun ku 21 proton sarta biasana ngandung 20 neutron. Ku alatan éta, beurat atom standar na (massa atom relatif) nyaeta ngeunaan 44,955908. Tina segi struktur atom, konfigurasi éléktron skandium nyaéta 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s².
2. Kaayaan Fisik: Skandium padet dina suhu kamar sareng penampilanna bodas-perak. Kaayaan fisikna tiasa robih gumantung kana parobihan suhu sareng tekanan.
3. Kapadetan: Kapadetan skandium nyaéta ngeunaan 2,989 g / cm3. Kapadetan rélatif low ieu ngajadikeun eta logam lightweight.
4. Titik Lebur: Titik lebur skandium kira-kira 1541 darajat Celsius (2806 darajat Fahrenheit), nu nunjukkeun yén éta miboga titik lebur nu kawilang luhur. 5. Titik didih: Skandium ngabogaan titik golak kira-kira 2836 darajat Celsius (5137 darajat Fahrenheit), nu hartina eta merlukeun suhu luhur pikeun menguap.
6. Konduktivitas listrik: Scandium mangrupakeun konduktor alus listrik, kalawan konduktivitas listrik lumrah. Sanaos henteu saé sapertos bahan konduktif umum sapertos tambaga atanapi alumunium, éta masih tiasa dianggo dina sababaraha aplikasi khusus, sapertos sél éléktrolitik sareng aplikasi aerospace.
7. Konduktivitas termal: Scandium ngabogaan konduktivitas termal rélatif luhur, sahingga hiji konduktor termal alus dina suhu luhur. Ieu mangpaat dina sababaraha aplikasi suhu luhur.
8. Struktur Kristal: Skandium ngabogaan struktur kristal héksagonal nutup-dipakétkeun, nu hartina atom na anu dipak kana hexagons nutup-dipakétkeun dina kristal.
9. Magnétisme: Skandium nyaéta diamagnétik dina suhu kamar, hartina teu katarik atawa ditolak ku médan magnét. Paripolah magnétna aya hubunganana sareng struktur éléktronikna.
10. Radioaktivitas: Sadaya isotop stabil tina skandium henteu radioaktif, ku kituna mangrupa unsur non-radioaktif.

Scandium nyaéta logam anu rélatif hampang, titik lebur anu luhur sareng sababaraha aplikasi khusus, khususna dina industri aerospace sareng élmu bahan. Sanajan teu ilahar kapanggih di alam, sipat fisikna ngajadikeun eta uniquely mangpaat di sababaraha wewengkon.

Sipat kimia skandium

Scandium mangrupikeun unsur logam transisi.
1. Struktur atom: Struktur atom Scandium diwangun ku 21 proton jeung biasana kira-kira 20 neutron. Konfigurasi éléktronna nyaéta 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s², nunjukkeun yén éta boga hiji orbital d anu teu dieusian.
2. Lambang kimiawi jeung nomer atom: Lambang kimia Scandium nyaéta Sc, sarta wilangan atomna nyaéta 21.
3. Éléktronégativitas: Skandium miboga éléktronégativitas rélatif handap kira-kira 1,36 (nurutkeun Éléktronégativitas Paul). Ieu ngandung harti yén éta condong leungit éléktron pikeun ngabentuk ion positif.
4. Kaayaan oksidasi: Skandium biasana aya dina kaayaan oksidasi +3, nu hartina geus leungit tilu éléktron pikeun ngabentuk ion Sc³⁺. Ieu mangrupikeun kaayaan oksidasi anu paling umum. Sanajan Sc²⁺ jeung Sc⁴⁺ oge mungkin, aranjeunna kirang stabil sarta kirang umum.
5. Sanyawa: Skandium utamana ngabentuk sanyawa jeung unsur saperti oksigén, walirang, nitrogén, jeung hidrogén. Sababaraha sanyawa scandium umum ngawengkuskandium oksida (Sc2O3) jeung skandium halida (sapertosskandium klorida, ScCl3).
6. Réaktivitas: Skandium mangrupakeun logam réaktif, tapi oxidizes gancang dina hawa, ngabentuk hiji pilem oksida skandium oksida, nu nyegah réaksi oksidasi salajengna. Ieu ogé ngajadikeun skandium rélatif stabil sarta mibanda sababaraha lalawanan korosi.
7. Kaleyuran: Skandium leyur lalaunan dina kalolobaan asam, tapi leyur leuwih gampang dina kaayaan basa. Éta teu leyur dina cai sabab pilem oksida na nyegah réaksi salajengna jeung molekul cai.

8. Sipat kimiawi siga lantanida: Sipat kimia Scandium mirip jeung séri lantanida (lantana, gadolinium, neodymium, jsb), ku kituna kadangkala digolongkeun salaku unsur lantanida-kawas. kasaruaan ieu utamana reflected dina radius ionik, sipat sanyawa jeung sababaraha réaktivitas.
9. Isotop: Skandium boga sababaraha isotop, ngan sababaraha nu stabil. Isotop anu paling stabil nyaéta Sc-45, anu umurna satengah panjang sareng henteu radioaktif.

Scandium mangrupikeun unsur anu kawilang jarang, tapi kusabab sababaraha sipat kimia sareng fisik anu unik, éta maénkeun peran penting dina sababaraha daérah aplikasi, khususna dina industri aeroangkasa, élmu bahan sareng sababaraha aplikasi téknologi tinggi.

Sipat biologis skandium

Skandium sanes unsur umum di alam. Ku alatan éta, teu boga sipat biologis dina organisme. Sipat biologis biasana ngalibatkeun kagiatan biologis, nyerep biologis, métabolisme sareng pangaruh unsur dina organisme hirup. Kusabab skandium sanés unsur anu penting pikeun kahirupan, henteu aya organisme anu dipikanyaho anu peryogi biologis atanapi dianggo pikeun skandium.
Pangaruh scandium dina organisme utamana patali jeung radioaktivitas na. Sababaraha isotop skandium téh radioaktif, jadi lamun awak manusa atawa organisme séjén kakeunaan skandium radioaktif, éta bisa ngabalukarkeun paparan radiasi bahaya. Kaayaan ieu biasana lumangsung dina kaayaan spésifik sapertos panalungtikan élmu nuklir, radioterapi atanapi kacilakaan nuklir.
Scandium henteu berinteraksi sacara mangpaat sareng organisme sareng aya bahaya radiasi. Ku alatan éta, éta lain unsur penting dina organisme.

Skandium mangrupikeun unsur kimia anu kawilang jarang, sareng distribusina di alam relatif terbatas. Ieu mangrupikeun bubuka lengkep ngeunaan distribusi skandium di alam:

1. Eusi di alam: Skandium aya dina jumlah anu kawilang leutik dina kerak Bumi. Eusi rata-rata dina kerak bumi sakitar 0,0026 mg/kg (atanapi 2,6 bagian per juta). Hal ieu ngajadikeun skandium salah sahiji unsur rarer dina kerak Bumi.

2. Papanggihan dina mineral: Sanajan eusina kawates, skandium bisa kapanggih dina mineral tangtu, utamana dina bentuk oksida atawa silikat. Sababaraha mineral anu ngandung skandium kalebet scandianite sareng dolomit.

3. Ékstraksi skandium: Alatan distribusi kawates na di alam, rélatif hésé nimba scandium murni. Biasana, skandium dicandak salaku hasil gigir tina prosés lebur aluminium, sabab lumangsung dina aluminium dina bauksit.

4. Distribusi geografis: Scandium disebarkeun sacara global, tapi henteu merata. Sababaraha nagara sapertos Cina, Rusia, Norwégia, Swédia sareng Brazil gaduh deposit skandium anu beunghar, sedengkeun daérah sanés jarang gaduhna.

Sanajan skandium miboga sebaran kawates di alam, éta muterkeun hiji peran penting dina sababaraha aplikasi tinggi-tech jeung industri, jadi na

Ékstraksi sareng Peleburan Unsur Skandium

Scandium mangrupikeun unsur logam anu jarang, sareng prosés pertambangan sareng ékstraksina cukup rumit. Ieu mangrupikeun bubuka lengkep pikeun prosés pertambangan sareng ékstraksi unsur skandium:

1. Ekstraksi skandium: Skandium teu aya dina bentuk unsur na di alam, tapi biasana aya dina jumlah renik dina bijih. Bijih skandium utama kalebet bijih vanadium scandium, bijih zirkon, sareng bijih yttrium. Eusi skandium dina bijih ieu kawilang rendah.

Prosés ékstraksi scandium biasana ngalibatkeun léngkah-léngkah ieu:

a. Pertambangan: ngagali bijih anu ngandung skandium.

b. Crushing jeung ngolah bijih: Crushing jeung ngolah bijih pikeun misahkeun bijih mangpaat ti batu runtah.

c. Flotasi: Ngaliwatan prosés flotasi, bijih anu ngandung skandium dipisahkeun tina pangotor séjén.

d. Disolusi jeung Réduksi: Skandium hidroksida biasana leyur lajeng diréduksi jadi skandium logam ku agén réduksi (biasana aluminium).

e. Ékstraksi éléktrolitik: Skandium anu diréduksi diékstrak ngaliwatan prosés éléktrolitik pikeun kéngingkeun kamurnian anu luhurlogam skandium.

3. Pemurnian scandium: Ngaliwatan sababaraha disolusi jeung prosés kristalisasi, purity of scandium bisa salajengna ningkat. Métode anu umum nyaéta pikeun misahkeun sareng ngakristalkeun sanyawa skandium ngaliwatan prosés klorinasi atanapi karbonasiskandium purity luhur.

Perlu dicatet yén kusabab kakurangan skandium, prosés ékstraksi sareng pemurnian ngabutuhkeun rékayasa kimia anu tepat pisan, sareng biasana ngahasilkeun sajumlah ageung limbah sareng produk sampingan. Ku alatan éta, pertambangan jeung ékstraksi unsur scandium mangrupakeun proyék kompléks jeung mahal, biasana digabungkeun jeung pertambangan jeung prosés ékstraksi elemen séjén pikeun ngaronjatkeun efisiensi ékonomi.

Métode deteksi skandium
1. Atomic absorption spectrometry (AAS): Atomic absorption spectrometry nyaéta métode analisis kuantitatif anu biasa digunakeun anu ngagunakeun spéktra serepan dina panjang gelombang husus pikeun nangtukeun konsentrasi skandium dina sampel. Ieu atomizes sampel pikeun diuji dina seuneu a, lajeng ngukur inténsitas nyerep skandium dina sampel ngaliwatan spéktrométer a. Metoda ieu cocog pikeun deteksi konsentrasi renik skandium.
2. Inductively gandeng plasma optik émisi spéktrométri (ICP-OES): Inductively gandeng plasma spéktrométri émisi optik nyaéta métode analitik kacida sénsitip sarta selektif anu loba dipaké dina analisis multi-unsur. Ieu atomizes sampel sarta ngabentuk plasma, sarta nangtukeun panjang gelombang husus sarta inténsitas émisi scandium dina spéktrométer a.
3. Inductively gandeng plasma massa spéktrométri (ICP-MS): Inductively gandeng plasma spéktrométri massa nyaéta métode analitik kacida sénsitip sarta resolusi luhur nu bisa dipaké pikeun nangtukeun rasio isotop jeung analisis unsur renik. Ieu atomizes sampel sarta ngabentuk plasma, sarta nangtukeun rasio massa-to-muatan skandium dina spéktrométer massa. 4. X-ray fluorescence spéktrométri (XRF): X-ray fluoresensi spéktrométri ngagunakeun spéktrum fluoresensi dihasilkeun sanggeus sampel ieu bungah ku sinar-X pikeun nganalisis eusi unsur. Bisa gancang sarta non-destructively nangtukeun eusi scandium dina sampel.
5. Spektrométri bacaan langsung: Ogé katelah spéktrométri bacaan langsung fotoéléktrik, éta téknik analitik anu digunakeun pikeun nganalisis eusi unsur-unsur dina sampel.Séktrométri bacaan langsung dumasar kana prinsip spéktrométri émisi atom. Ngagunakeun sparks listrik suhu luhur atawa busur pikeun langsung nguap unsur dina sampel tina kaayaan padet tur emit garis spéktral ciri dina kaayaan bungah. Unggal unsur gaduh garis émisi anu unik, sareng inténsitasna sabanding sareng eusi unsur dina sampel. Ku cara ngukur inténsitas garis spéktral karakteristik ieu, eusi unggal unsur dina sampel bisa ditangtukeun. Metoda ieu utamana dipaké pikeun analisis komposisi logam jeung alloy, utamana dina metallurgy, processing logam, elmu bahan jeung widang lianna.

Métode ieu seueur dianggo di laboratorium sareng industri pikeun analisa kuantitatif sareng kontrol kualitas scandium. Pilihan metode anu pas gumantung kana faktor sapertos jinis sampel, wates deteksi anu diperyogikeun sareng akurasi deteksi.

Aplikasi husus tina métode nyerep atom scandium

Dina pangukuran unsur, spéktroskopi nyerep atom gaduh akurasi sareng sensitipitas anu luhur, nyayogikeun cara anu efektif pikeun ngulik sipat kimia, komposisi sanyawa, sareng eusi unsur.

Salajengna, urang bakal ngagunakeun spéktroskopi serapan atom pikeun ngukur eusi unsur beusi.

Léngkah-léngkah khusus nyaéta kieu:

Nyiapkeun sampel pikeun diuji. Pikeun nyiapkeun solusi tina sampel anu bakal diukur, umumna perlu ngagunakeun campuran asam pikeun nyerna supados ngagampangkeun pangukuran salajengna.

Pilih spéktrométer serapan atom anu cocog. Pilih spéktrométer nyerep atom anu cocog dumasar kana sipat sampel anu bakal diuji sareng kisaran eusi skandium anu bakal diukur. Saluyukeun parameter spéktrométer serapan atom. Saluyukeun parameter spéktrométer nyerep atom, kaasup sumber cahaya, atomizer, detektor, jeung sajabana, dumasar kana unsur diuji sarta modél instrumen.

Ukur absorbansi unsur skandium. Teundeun sampel pikeun diuji kana atomizer sarta emit radiasi cahaya tina panjang gelombang husus ngaliwatan sumber cahaya. Unsur skandium anu bakal diuji bakal nyerep radiasi cahaya ieu sareng ngalaman transisi tingkat énergi. Ukur nyerep unsur skandium ngaliwatan detektor.

Itung eusi unsur skandium. Ngitung eusi unsur skandium dumasar kana absorbansi jeung kurva baku.

Dina padamelan anu saleresna, perlu milih metode pangukuran anu pas dumasar kana kabutuhan khusus situs. Métode ieu seueur dianggo dina analisa sareng deteksi beusi di laboratorium sareng industri.
Dina ahir bubuka komprehensif urang pikeun skandium, urang miharep yén pamiarsa bisa boga pamahaman deeper jeung pangaweruh ngeunaan unsur éndah ieu. Skandium, salaku unsur penting dina tabel periodik, teu ngan muterkeun hiji peran konci dina widang elmu, tapi ogé boga rupa-rupa aplikasi dina kahirupan sapopoe jeung widang lianna.
Ku diajar sipat, kagunaan, prosés kapanggihna sarta aplikasi skandium dina elmu modern jeung téhnologi, urang bisa ningali pesona unik tur poténsi unsur ieu. Tina bahan aeroangkasa ka téknologi batré, tina pétrokimia dugi ka alat médis, skandium maénkeun peran konci.
Tangtu, urang ogé kudu nyadar yén bari scandium brings genah kana kahirupan urang, éta ogé boga sababaraha resiko poténsial. Ku alatan éta, bari urang kudu ngarasakeun mangpaat skandium, urang ogé kudu nengetan pamakéan lumrah tur aplikasi standardized pikeun nyingkahan masalah mungkin.Scandium mangrupa unsur pantes ulikan sarta pamahaman kami di-jero. Dina pamekaran sains sareng téknologi anu bakal datang, kami ngarepkeun skandium bakal maénkeun kaunggulan unikna dina seueur widang sareng masihan langkung genah sareng kejutan pikeun kahirupan urang.