जादुई दुर्मिळ पृथ्वी घटक स्कॅन्डियम

Sकॅन्डियम, एलिमेंट प्रतीक एससी आणि 21 च्या अणु संख्येसह, पाण्यात सहज विद्रव्य आहे, गरम पाण्याशी संवाद साधू शकतो आणि हवेत सहज गडद होतो. त्याचे मुख्य व्हॅलेन्स+3 आहे. हे बर्‍याचदा गॅडोलिनियम, एर्बियम आणि इतर घटकांमध्ये मिसळले जाते, कमी उत्पन्न आणि क्रस्टमध्ये अंदाजे 0.0005% सामग्रीसह. स्कॅन्डियमचा वापर बर्‍याचदा विशेष ग्लास आणि हलका उच्च-तापमान धातूंचा वापर करण्यासाठी केला जातो.

सध्या, जगातील स्कॅन्डियमचे सिद्ध साठा केवळ 2 दशलक्ष टन आहेत, त्यापैकी 90 ~ 95% बॉक्साइट, फॉस्फोरिट आणि लोह टायटॅनियम धातूंमध्ये आहेत आणि युरेनियम, थोरियम, टंगस्टन आणि दुर्मिळ पृथ्वीवरील एक छोटासा भाग आहे, मुख्यत: रशिया, चीन, ताजिकान, मादागास्कार, नॉरर्वे, नॉरवे आणि इतर देशांमध्ये. स्कॅन्डियमशी संबंधित प्रचंड खनिज साठा असून चीन स्कॅन्डियमच्या संसाधनांमध्ये खूप समृद्ध आहे. अपूर्ण आकडेवारीनुसार, चीनमधील स्कॅन्डियमचे साठे सुमारे 600000 टन आहेत, जे बॉक्साइट आणि फॉस्फोरिट डिपॉझिट्स, दक्षिण चीनमधील पोर्फरी आणि क्वार्ट्ज शिरा टंगस्टन ठेवी आहेत, दक्षिण चीनमधील दुर्मिळ पृथ्वी ठेवी, बायान ओबो ओबो दुर्मिळ पृथ्वी मंगोलिया व्हेनाडिअम टायटॅनिअम टायटॅनिअममध्ये आहेत.

स्कॅन्डियमच्या कमतरतेमुळे, स्कॅन्डियमची किंमत देखील खूप जास्त आहे आणि त्याच्या शिखरावर, स्कॅन्डियमची किंमत सोन्याच्या किंमतीपेक्षा 10 पट वाढली. स्कॅन्डियमची किंमत कमी झाली असली तरी ती सोन्याच्या किंमतीपेक्षा चारपट आहे!

इतिहास शोधत आहे

१69 69 In मध्ये, मेंडेलीव्हला कॅल्शियम () ०) आणि टायटॅनियम () 48) दरम्यान अणु वस्तुमानातील अंतर दिसून आले आणि असा अंदाज लावला की येथे एक शोध न केलेले इंटरमीडिएट अणु वस्तुमान घटक देखील आहे. त्याने असा अंदाज लावला की त्याचे ऑक्साईड x ₂ ओ Å आहे. 1879 मध्ये स्वीडनमधील अप्पसला विद्यापीठाच्या लार्स फ्रेडरिक निल्सन यांनी स्कॅन्डियम शोधला. त्याने ते काळ्या दुर्मिळ सोन्याच्या खाणीतून काढले, एक जटिल धातूमध्ये ज्यामध्ये 8 प्रकारचे मेटल ऑक्साईड असतात. त्याने काढले आहेएर्बियम (iii) ऑक्साईडकाळ्या दुर्मिळ सोन्याच्या धातूपासून आणि प्राप्तYtterbium (iii) ऑक्साईडया ऑक्साईडमधून, आणि फिकट घटकाचे आणखी एक ऑक्साईड आहे, ज्याचे स्पेक्ट्रम दर्शविते की ती एक अज्ञात धातू आहे. हे मेंडेलीव यांनी अंदाज लावलेले धातू आहे, ज्याचे ऑक्साईड आहेSc₂o₃? स्कॅन्डियम मेटल स्वतः तयार केले गेलेस्कॅन्डियम क्लोराईड1937 मध्ये इलेक्ट्रोलाइटिक वितळवून.

मेंडेलीव

इलेक्ट्रॉन कॉन्फिगरेशन

इलेक्ट्रॉन कॉन्फिगरेशन: 1 एस 2 2 एस 2 2 पी 6 3 एस 2 3 पी 6 4 एस 2 3 डी 1

स्कॅन्डियम मेटल

स्कॅन्डियम एक मऊ, चांदीची पांढरी संक्रमण धातू आहे ज्यात 1541 च्या वितळण्याच्या बिंदूसह आणि 2831 of चा उकळत्या बिंदू आहे.

त्याच्या शोधानंतर बर्‍याच काळासाठी, स्कॅन्डियमचा वापर त्याच्या उत्पादनात अडचणीमुळे दिसून आला नाही. दुर्मिळ पृथ्वी घटक वेगळे करण्याच्या पद्धतींच्या वाढत्या सुधारणांसह, आता स्कॅन्डियम संयुगे शुद्ध करण्यासाठी एक परिपक्व प्रक्रिया प्रवाह आहे. कारण स्कॅन्डियम वायट्रियम आणि लॅन्थेनाइडपेक्षा कमी अल्कधर्मी आहे, हायड्रॉक्साईड सर्वात कमकुवत आहे, म्हणून स्कॅन्डियम (III) हायड्रॉक्साईड सोल्यूशनमध्ये हस्तांतरित केल्यावर अमोनियाने मानले जाते तेव्हा स्कॅन्डियम असलेले दुर्मिळ पृथ्वी घटक मिश्रित खनिज "चरण वर्षाव" पद्धतीने विभक्त केले जाईल. दुसरी पद्धत म्हणजे नायट्रेटच्या ध्रुवीय विघटनाने स्कॅन्डियम नायट्रेट वेगळे करणे. स्कॅन्डियम नायट्रेट विघटित करणे सर्वात सोपा असल्याने स्कॅन्डियम वेगळे केले जाऊ शकते. याव्यतिरिक्त, युरेनियम, थोरियम, टंगस्टन, टिन आणि इतर खनिज साठ्यांमधून सोबत असलेल्या स्कॅन्डियमची सर्वसमावेशक पुनर्प्राप्ती देखील स्कॅन्डियमचा एक महत्त्वपूर्ण स्त्रोत आहे.

शुद्ध स्कॅन्डियम कंपाऊंड मिळविल्यानंतर, ते एससीसीएल Å मध्ये रूपांतरित होते आणि केसीएल आणि एलआयसीएलसह वितळले जाते. वितळलेल्या झिंकचा वापर इलेक्ट्रोलायसीससाठी कॅथोड म्हणून केला जातो, ज्यामुळे झिंक इलेक्ट्रोडवर स्कॅन्डियमचा त्रास होतो. मग, धातूचा स्कॅन्डियम मिळविण्यासाठी जस्त बाष्पीभवन केले जाते. हे अत्यंत सक्रिय रासायनिक गुणधर्म असलेली एक हलकी चांदीची पांढरी धातू आहे, जी हायड्रोजन वायू तयार करण्यासाठी गरम पाण्याने प्रतिक्रिया देऊ शकते. म्हणून आपण चित्रात पहात असलेले मेटल स्कॅन्डियम एका बाटलीत सीलबंद केले आहे आणि आर्गॉन गॅसने संरक्षित केले आहे, अन्यथा स्कॅन्डियम त्वरीत गडद पिवळा किंवा राखाडी ऑक्साईड थर तयार करेल, ज्यामुळे चमकदार धातूची चमक कमी होईल.

अनुप्रयोग

प्रकाश उद्योग

स्कॅन्डियमचा वापर अतिशय तेजस्वी दिशेने केंद्रित आहे आणि त्यास प्रकाशाचा मुलगा म्हणणे अतिशयोक्ती नाही. स्कॅन्डियमच्या पहिल्या जादूच्या शस्त्राला स्कॅन्डियम सोडियम दिवा असे म्हणतात, ज्याचा उपयोग हजारो कुटुंबांना प्रकाश आणण्यासाठी केला जाऊ शकतो. हा एक मेटल हॅलाइड इलेक्ट्रिक लाइट आहे: बल्ब सोडियम आयोडाइड आणि स्कॅन्डियम ट्रायोडाइडने भरलेला आहे आणि त्याच वेळी स्कॅन्डियम आणि सोडियम फॉइल जोडले गेले आहे. उच्च-व्होल्टेज डिस्चार्ज दरम्यान, स्कॅन्डियम आयन आणि सोडियम आयन अनुक्रमे त्यांच्या वैशिष्ट्यपूर्ण उत्सर्जन तरंगलांबीचा प्रकाश उत्सर्जित करतात. सोडियमच्या वर्णक्रमीय रेषा 589.0 आणि 589.6 एनएम, दोन प्रसिद्ध पिवळ्या दिवे आहेत, तर स्कॅन्डियमच्या वर्णक्रमीय रेषा 361.3 ~ 424.7 एनएम आहेत, जवळपास अल्ट्राव्हायोलेट आणि निळ्या प्रकाश उत्सर्जनाची मालिका. कारण ते एकमेकांना पूरक आहेत, तयार केलेला एकूण प्रकाश पांढरा प्रकाश आहे. हे अगदी तंतोतंत आहे कारण स्कॅन्डियम सोडियम दिवे मध्ये उच्च चमकदार कार्यक्षमता, चांगला हलका रंग, उर्जा बचत, लांब सेवा जीवन आणि मजबूत धुके ब्रेकिंग क्षमतेची वैशिष्ट्ये आहेत जी दूरदर्शन कॅमेरे, चौरस, क्रीडा स्थळे आणि रस्ता प्रकाशयोजना करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात वापरली जाऊ शकतात आणि तृतीय पिढीतील हलके स्त्रोत म्हणून ओळखले जातात. चीनमध्ये, या प्रकारच्या दिवा हळूहळू नवीन तंत्रज्ञान म्हणून बढती दिली जात आहे, तर काही विकसित देशांमध्ये, १ 1980 s० च्या दशकाच्या सुरुवातीच्या काळात या प्रकारच्या दिवा मोठ्या प्रमाणात वापरला जात असे.

स्कॅन्डियमचे दुसरे जादूचे शस्त्र म्हणजे सौर फोटोव्होल्टेइक पेशी, जे जमिनीवर विखुरलेला प्रकाश गोळा करू शकतो आणि मानवी समाज चालविण्यासाठी विजेमध्ये बदलू शकतो. स्कॅन्डियम हे मेटल इन्सुलेटर सेमीकंडक्टर सिलिकॉन सौर पेशी आणि सौर पेशींमध्ये सर्वोत्कृष्ट अडथळा धातू आहे.

त्याच्या तिसर्‍या जादूच्या शस्त्राला-एक किरण स्त्रोत असे म्हणतात, हे जादूचे शस्त्र स्वतःच चमकू शकते, परंतु या प्रकारचा प्रकाश उघड्या डोळ्याने प्राप्त होऊ शकत नाही, हा एक उच्च-उर्जा फोटॉन प्रवाह आहे. आम्ही सहसा खनिजांमधून 45 एससी काढतो, जे स्कॅन्डियमचे एकमेव नैसर्गिक समस्थानिक आहे. प्रत्येक 45 एससी न्यूक्लियसमध्ये 21 प्रोटॉन आणि 24 न्यूट्रॉन असतात. 46 एससी, एक कृत्रिम किरणोत्सर्गी समस्थानिकेचा वापर γ रेडिएशन स्रोत किंवा ट्रॅसर अणू घातक ट्यूमरच्या रेडिओथेरपीसाठी देखील वापरला जाऊ शकतो. यट्रियम गॅलियम स्कॅन्डियम गार्नेट लेसर सारखे अनुप्रयोग देखील आहेत.स्कॅन्डियम फ्लोराईडटेलिव्हिजनवर ग्लास इन्फ्रारेड ऑप्टिकल फायबर आणि स्कॅन्डियम लेपित कॅथोड रे ट्यूब. असे दिसते की स्कॅन्डियम ब्राइटनेसने जन्माला येते.

मिश्र धातु उद्योग

त्याच्या मूलभूत स्वरूपात स्कॅन्डियम डोपिंग अ‍ॅल्युमिनियम मिश्र धातुसाठी मोठ्या प्रमाणात वापरला गेला आहे. जोपर्यंत काही हजारो स्कॅन्डियम अॅल्युमिनियममध्ये जोडला जाईल, तोपर्यंत एक नवीन एएल 3 एससी टप्पा तयार होईल, जो एल्युमिनियम मिश्र धातुमध्ये एक रूपांतर भूमिका बजावेल आणि मिश्र धातुची रचना आणि गुणधर्म लक्षणीय बदलतील. 0.2% ~ 0.4% एससी जोडणे (जे घरात तळलेल्या भाज्या हलविण्यासाठी मीठ घालण्याच्या प्रमाणासारखेच आहे, थोडेसे आवश्यक आहे), मिश्र धातुचे रीक्रिस्टलायझेशन तापमान 150-200 by ने वाढवू शकते आणि उच्च-तापमान शक्ती, स्ट्रक्चरल स्थिरता, वेल्डिंग कार्यक्षमता आणि कोरोशन रेझिस्टन्समध्ये लक्षणीय सुधारणा करू शकते. उच्च तापमानात दीर्घकालीन कामादरम्यान उद्भवणारी ही एक दमदार घटना देखील टाळू शकते. उच्च सामर्थ्य आणि उच्च टफनेस अ‍ॅल्युमिनियम मिश्र धातु, नवीन उच्च-सामर्थ्य गंज-प्रतिरोधक वेल्डेबल अ‍ॅल्युमिनियम मिश्र धातु, नवीन उच्च-तापमान एल्युमिनियम मिश्र धातु, उच्च-सामर्थ्य न्यूट्रॉन इरिडिएशन प्रतिरोधक अल्युमिनियम मिश्रधातू इत्यादींमध्ये एरोस्पेस, विमान, जहाज, जहाज, उच्च-स्पीड्स, हाय-स्पीड्स, हाय-स्पीड्स, हाय-स्पीड्स, हाय-स्पीड्स, हाय-स्पीड्स, हाय-स्पीड

स्कॅन्डियम देखील लोहासाठी एक उत्कृष्ट सुधारक आहे आणि थोड्या प्रमाणात स्कॅन्डियम कास्ट लोहाची शक्ती आणि कठोरता लक्षणीय सुधारू शकते. याव्यतिरिक्त, स्कॅन्डियम उच्च-तापमान टंगस्टन आणि क्रोमियम मिश्र धातुंसाठी एक अ‍ॅडिटिव्ह म्हणून देखील वापरले जाऊ शकते. अर्थात, इतरांसाठी लग्नाचे कपडे बनवण्याव्यतिरिक्त, स्कॅन्डियममध्ये उच्च वितळणारा बिंदू आहे आणि त्याची घनता अॅल्युमिनियमसारखेच आहे आणि स्कॅन्डियम टायटॅनियम मिश्र धातु आणि स्कॅन्डियम मॅग्नेशियम अ‍ॅलोय सारख्या उच्च वितळण्याच्या बिंदू लाइटवेट मिश्र धातुमध्ये देखील वापरली जाते. तथापि, त्याच्या उच्च किंमतीमुळे, हे सामान्यत: केवळ स्पेस शटल आणि रॉकेट्स सारख्या उच्च-अंत मॅन्युफॅक्चरिंग उद्योगांमध्ये वापरले जाते.

सिरेमिक सामग्री

स्कॅन्डियम, एकल पदार्थ, सामान्यत: मिश्र धातुंमध्ये वापरला जातो आणि त्याचे ऑक्साईड सिरेमिक सामग्रीमध्ये अशाच प्रकारे महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतात. सॉलिड ऑक्साईड इंधन पेशींसाठी इलेक्ट्रोड मटेरियल म्हणून वापरल्या जाणार्‍या टेट्रागोनल झिरकोनिया सिरेमिक मटेरियलमध्ये एक अद्वितीय मालमत्ता आहे जिथे या इलेक्ट्रोलाइटची चालकता वातावरणात वाढती तापमान आणि ऑक्सिजन एकाग्रतेसह वाढते. तथापि, या सिरेमिक सामग्रीची क्रिस्टल स्ट्रक्चर स्वतःच अस्तित्वात नाही आणि त्याचे कोणतेही औद्योगिक मूल्य नाही; मूळ गुणधर्म राखण्यासाठी या संरचनेचे निराकरण करू शकणार्‍या काही पदार्थांना डोप करणे आवश्यक आहे. 6 ~ 10% स्कॅन्डियम ऑक्साईड जोडणे ही एक काँक्रीट संरचनेसारखे आहे, जेणेकरून झिरकोनिया चौरस जाळीवर स्थिर होऊ शकेल.

येथे उच्च-सामर्थ्य आणि उच्च-तापमान प्रतिरोधक सिलिकॉन नायट्राइड सारख्या अभियांत्रिकी सिरेमिक सामग्री देखील आहेत.

एक डेन्सिफायर म्हणून,स्कॅन्डियम ऑक्साईडबारीक कणांच्या काठावर एक रेफ्रेक्टरी फेज एससी 2 एसआय 2 ओ 7 तयार करू शकतो, ज्यामुळे अभियांत्रिकी सिरेमिक्सचे उच्च-तापमान विकृती कमी होते. इतर ऑक्साईड्सच्या तुलनेत, हे सिलिकॉन नायट्राइडच्या उच्च-तापमान यांत्रिक गुणधर्म सुधारू शकते.

उत्प्रेरक रसायनशास्त्र

रासायनिक अभियांत्रिकीमध्ये, स्कॅन्डियम बर्‍याचदा उत्प्रेरक म्हणून वापरला जातो, तर एससी 2 ओ 3 इथेनॉल किंवा आयसोप्रोपॅनॉलच्या डिहायड्रेशन आणि डिऑक्सिडेशन, एसिटिक acid सिडचे विघटन आणि सीओ आणि एच 2 पासून इथिलीनचे उत्पादन यासाठी वापरले जाऊ शकते. एससी 2 ओ 3 असलेले पीटी अल कॅटॅलिस्ट देखील पेट्रोकेमिकल उद्योगात जड तेलाच्या हायड्रोजनेशन शुध्दीकरण आणि परिष्कृत प्रक्रियेसाठी एक महत्त्वपूर्ण उत्प्रेरक आहे. कुमेनसारख्या उत्प्रेरक क्रॅकिंग प्रतिक्रियांमध्ये, एससी-वाय झिओलाइट उत्प्रेरकाची क्रिया एल्युमिनियम सिलिकेट उत्प्रेरकाच्या तुलनेत 1000 पट जास्त आहे; काही पारंपारिक उत्प्रेरकांच्या तुलनेत, स्कॅन्डियम उत्प्रेरकांच्या विकासाची शक्यता खूप चमकदार असेल.

अणु ऊर्जा उद्योग

उच्च-तापमान अणुभट्टी अणु इंधनमध्ये यूओ 2 मध्ये एससी 2 ओ 3 ची थोडीशी रक्कम जोडल्यास जाळीचे रूपांतर, व्हॉल्यूम वाढ आणि यूओ 2 ते यू 3 ओ 8 रूपांतरणामुळे होणार्‍या क्रॅकिंग टाळू शकते.

इंधन सेल

त्याचप्रमाणे निकेल अल्कली बॅटरीमध्ये 2.5% ते 25% स्कॅन्डियम जोडल्यास त्यांचे सेवा आयुष्य वाढेल.

कृषी प्रजनन

शेतीमध्ये, कॉर्न, बीट, वाटाणा, गहू आणि सूर्यफूल सारख्या बियाण्यांचा उपचार स्कॅन्डियम सल्फेटद्वारे केला जाऊ शकतो (एकाग्रता साधारणत: 10-3 ~ 10-8mol/l असते, वेगवेगळ्या वनस्पतींमध्ये भिन्न असतात) आणि उगवण वाढविण्याचा वास्तविक परिणाम प्राप्त झाला आहे. Hours तासांनंतर, रोपांच्या तुलनेत मुळे आणि कळ्या यांचे कोरडे वजन अनुक्रमे% 37% आणि% 78% वाढले, परंतु यंत्रणा अजूनही अभ्यासात आहे.

आजपर्यंत अणु वस्तुमान आकडेवारीच्या कर्जाकडे निल्सनचे लक्ष वेधून घेण्यापासून स्कॅन्डियमने केवळ शंभर किंवा वीस वर्षांपासून लोकांच्या दृष्टीने प्रवेश केला आहे, परंतु ते जवळजवळ शंभर वर्षे खंडपीठावर बसले आहे. गेल्या शतकाच्या उत्तरार्धात भौतिक विज्ञानाचा जोरदार विकास होईपर्यंत त्याने त्याला चैतन्य आणले. आज, स्कॅन्डियमसहित दुर्मिळ पृथ्वी घटक, मटेरियल सायन्समध्ये गरम तारे बनले आहेत, हजारो प्रणालींमध्ये सतत बदलणार्‍या भूमिका निभावतात, दररोज आपल्या जीवनात अधिक सोयीस्कर करतात आणि आर्थिक मूल्य तयार करतात जे मोजणे अधिक कठीण आहे.