Kush zbuloi skandalin. Për ta bërë ajrin më të pastër

Para së gjithash, ajo ka një kombinim të rrallë të rezistencës së lartë të nxehtësisë me lehtësinë. Dendësia e aluminit është 2,7 g / cm3, dhe pika e shkrirjes është 660 ° C. Një centimetër kub skadium peshon 3,0 g, dhe pika e shkrirjes së këtij metali është 1539 ° C. Dendësia e çelikut ndryshon (në varësi të markës ) brenda 7,5-7 ,9 g / cm3, pikat e shkrirjes ndryshojnë brenda një diapazoni mjaft të gjerë (shkrihet e pastër në një temperaturë prej 1530 ° C, 9 ° më e ulët se).

Krahasimi i këtyre karakteristikave më të rëndësishme të skandiumit dhe dy metaleve më të rëndësishme të teknologjisë moderne është qartësisht në favor të elementit nr. 21. Përveç kësaj, ai ka karakteristika të shkëlqyera të forcës, rezistencë të konsiderueshme kimike dhe korrozioni.

Për shkak të këtyre vetive, ajo mund të bëhej një material i rëndësishëm strukturor në aviacion dhe raketa.Në SHBA u bë një përpjekje për të prodhuar metal skadium për këtë qëllim, por u bë e qartë se një raketë skandium do të kushtonte shumë. Edhe pjesët individuale të bëra nga skadiumi e rritën shumë koston e tij.

Ata u përpoqën të gjenin përdorimin e skadiumit në metalurgji. Pritej të përdorej si një shtesë aliazh për lidhjet e gize, çelikut, titan-aluminit. Në disa raste, janë marrë rezultate inkurajuese. Për shembull, shtimi i skandiumit 1% në rritjen e forcës së lidhjes me një herë e gjysmë. Por edhe disa përqindje të skadiumit metalik e bënë lidhjen shumë të shtrenjtë ...

Kështu duken që përmbajnë ferrite. Për të dhënë një ide për madhësinë e tyre, ferritet u fotografuan pranë monedhës. Rubla metalike, as një qindarkë, nuk u zgjodh rastësisht; duket se ju kujton se skadiumi është ende një nga metalet më të shtrenjtë

Ata kërkuan aplikime skandiumi si në teknologjinë bërthamore ashtu edhe në industrinë kimike, por në secilin rast, shifrat shumëshifrore të çmimeve mohuan avantazhet e elementit nr. 24.

Meqenëse oksidi i skandiumit është disa herë më i lirë se metali i pastër, përdorimi i tij në disa raste mund të justifikohet ekonomikisht. Ky pluhur i papërshkrueshëm, me pamje shumë të zakonshme nuk kishte merita aq të dukshme sa vetë metali, por ...

Që nga mesi i viteve '60. oksidi i skandiumit përdoret në përbërjen e ferriteve për elementët e kujtesës të disa llojeve të kompjuterëve me shpejtësi të lartë. Oksidi i skandiumit përftohet gjatë përpunimit kompleks të xeheve të boksitit, kallajit, uraniumit, tungstenit dhe titanit.

Skandiumi në vetvete (dhe bazuar në të) është ende metali i së ardhmes: i mirë, natyrisht, por shumë i shtrenjtë. Megjithatë, ekspertët nuk përjashtojnë që ky metal në të ardhmen të jetë në gjendje të ndjekë të njëjtën rrugë si në gjysmën e dytë të shekullit të 20-të. kaloi fqinjin e tij në tabelën periodike -.

MIRATIMIN E LIGJIT PERIODIK. "Aprovuesit", "forcuesit" e sistemit periodik të elementeve Mendeleev i quajti shkencëtarët të cilët me zbulimet e tyre konfirmuan parashikimet e bëra prej tij në bazë të ligjit periodik. Para së gjithash, këta "tituj" u fituan nga tre shkencëtarë që zbuluan në minerale elementët e parashikuar nga Mendeleev, ekaaluiinium, ekabor, ekasilicon.

I pari nga "afirmuesit" ishte, siç e dini, kimisti francez Lecoq de Boisbaudran - në 1875 ai gjeti ekaalumin në përzierje zinku -.

Nilson ishte i dyti. Katër vjet pas zbulimit të Boisbaudran, ai ishte me fat që zbuloi ekaborin e parashikuar nga Mendeleev në mineralin auxenite. Dhe shtatë vjet më vonë, shkencëtari gjerman Clemens Winkler për herë të parë mori ekasilikon -.

Suedezi Lare Frederik Nilson, një vendas i ishullit të ashpër të Gotland, ishte një shkencëtar i gjithanshëm - në Universitetin Uppsala ai studioi kimi, gjeologji, biologji. Përveç arsimimit të klasit të parë dhe talentit natyror, në suksesin e tij në shkencë kontribuan edhe dy rrethana jashtëzakonisht të rëndësishme - puna e tij në rininë e tij nën drejtimin e kimisit të shquar suedez Jens Jakob Berzelius dhe zbulimi nga Mendeleev i ligjit periodik. i cili armatosi shkencëtarët në mbarë botën me një hartë të kontinentit kimik.

Mbi të gjitha, Nilson ishte i angazhuar në studimin e elementeve të rrallë. Arritja e tij më e madhe, përveç zbulimit të elementit nr. 21 - skandiumi, ishte vendosja në vitin 1884 e peshës së saktë atomike të beriliumit (së bashku me kimistin suedez O. Peterson).

Për 17 vitet e fundit të jetës së tij, Nilsop mbajti një karrige profesori në Akademinë Bujqësore të Stokholmit. Ai bëri shumë për të rritur produktivitetin e fushave në Suedi dhe veçanërisht në ishullin e tij të lindjes, Gotland.

SKANDIUM DHE FOSFOR. Fosfori (të mos ngatërrohet me fosforin) quhen, i aftë të shkëlqejë në errësirë për një kohë mjaft të gjatë. Një substancë e tillë është sulfuri i zinkut ZnS. Nëse e rrezatoni me rreze infra të kuqe, ai fillon të shkëlqejë dhe të shkëlqejë për një kohë të gjatë pas ndërprerjes së rrezatimit. Është zbuluar se shtimi i skandiumit në sulfidin e zinkut të aktivizuar me bakër prodhon një shkëlqim më të ndritshëm se zakonisht. Skandiumi gjithashtu rrit shkëlqimin e fosforeve të tjera, në veçanti të oksidit të magnezit MgO.

SE AJRI ISHTE MË I PASTER. Prodhimi i plastikës, insekticideve dhe tretësve emeton mjaft domethënës

sasia e klorurit të hidrogjenit. Ky është një gaz helmues, lëshimi i të cilit në atmosferë është i papranueshëm.

Natyrisht, do të ishte e mundur të lidhej me ujë dhe të prodhohej acid klorhidrik, por marrja e acidit me këtë metodë, për ta thënë butë, do të kushtonte një qindarkë të bukur. Zbërthimi i HC1 me elektrolizë kërkonte gjithashtu shpenzime të mëdha, megjithëse metoda e dekompozimit katalitik të klorurit të hidrogjenit u propozua më shumë se 100 vjet më parë. Klori shërbeu si katalizator. Megjithatë, ky proces ishte efektiv vetëm në 430-475 ° C. Dhe në këto kushte, katalizatori avullon ... U gjet një rrugëdalje: mikro-sasi të itrit, zirkonit, toriumit, uraniumit dhe klorureve të skandiumit iu shtuan kryesore. katalizator - klorur bakri. Në një katalizator të tillë, temperatura e dekompozimit të klorurit të hidrogjenit u ul në 330-400 ° C, dhe avullimi i klorurit të bakrit u bë shumë më i vogël. Katalizatori i ri zgjat shumë më gjatë se ai i vjetër, dhe ajri mbi impiantet kimike pastrohet në mënyrë të besueshme nga kloruri i dëmshëm i hidrogjenit.

SKANDIUM NE GOJEN E TEMES. Izotopi radioaktiv i skandiumit me masë atomike 46 në 1954-1955. përdoret për të përcaktuar lëvizjen e llumit në grykën e Thames. Kripa që përmbante skandium-46 u përzie me gotë të grimcuar dhe u ul në një shtrat të detit në një enë. Atje, ena u hap dhe përzierja, dendësia e së cilës korrespondonte me densitetin e baltës, u shpërnda në fund. Rrezatimi u regjistrua nga varka me një pajisje speciale. Scandium-46 u zgjodh sepse ka një emetim mjaft intensiv dhe një gjysmë jetë ideale prej 83.9 ditësh për këtë lloj kërkimi. Çfarë doli? Pjesa më e madhe e baltës së transportuar nga Thames në det kthehet shpejt në shtratin e lumit. Më duhej të zhvilloja një teknikë të re për pastrimin e grykës së lumit nga sedimentet. Studimi i lëvizjes së baltës dhe guralecave në det duke përdorur izotopin e skandiumit u krye gjithashtu në Poloni dhe Francë.

Elementi me numër atomik 21 "ekabor" dhe vetitë e tij u parashikuan në 1871 nga D. I. Mendeleev. Elementi u zbulua nga kimisti suedez Nilson në 1879, ndërsa punonte për kurimin e elementit të tokës së rrallë yterbium nga minerali gadolinite. Skandiumi metalik me pastërti 94-98% u mor në vitin 1937 nga Fischer nga elektroliza e klorurit të skandiumit të shkrirë.

vetitë e skandiumit

Skandiumi është një element i nëngrupit IIIA të Tabelës Periodike të Elementeve Kimike. Një izotop i qëndrueshëm 45Sc është i njohur në natyrë; Njihen 12 izotope radioaktive artificiale.

Më poshtë janë disa nga vetitë fizike të skandiumit:

Masa atomike 44,9559

TOC \o "1-3" \h \z Dendësia, g/cm3 2,989

Lloji dhe parametrat e rrjetës, nm: gjashtëkëndor, a = 0.33085,

C = 0,5268; BCC (mbi 1337 °C)

Temperatura, °C:

Fusion 1541

Vlim 2836

Kapaciteti specifik i nxehtësisë, J/(mol K), në t, °С:

Përçueshmëria termike, V / (cm "K) .0.157

Fortësia e Brinell, MPa 390

Rezistenca elektrike e polikristalit

Mostra p 0, µOhm cm 41-51

Skandiumi kompakt është një metal i bardhë argjendtë. Reagon drejtpërdrejt me oksigjenin, halogjenet, squfurin, karbonin. Në ajër, një film i formuar në sipërfaqen metalike parandalon oksidimin e mëtejshëm. Ai reagon me azotin mbi 500°C për të formuar nitrid ScN. Kur nxehet, ai zhvendos hidrogjenin nga uji, shpërndahet lehtësisht në acide minerale, me përjashtim të acideve kromike dhe hidrofluorike, dhe ngadalë reagon me një zgjidhje të koncentruar të hidroksidit të natriumit. Rrezja e jonit Sc3+ (0,083 nm sipas N.V. Belov dhe G.V. Bokiy) është më e vogël se rrezja e jonit Yi+ (0,097 nm) - dhe joneve REE me tre ngarkesë (0,088 - 0,103 nm). Prandaj, në përbërjet e skandiumit, tendenca për hidrolizë është më e fortë se në përbërjet analoge REE. Skandiumi tenton të formojë komponime binare dhe komplekse me anione dhe ligandë neutralë në një masë më të madhe se REE.

Me metalet I, II, VII, VIII të nëngrupeve dytësore dhe II, III, IV, V të nëngrupeve kryesore të Tabelës Periodike të Elementeve, skandiumi formon komponime ndërmetalike si ScMe, Sc2Me, ScMe2, ScMe3 etj.

Elementet III, IV, V dhe VI të nëngrupeve dytësore formojnë eutektikë ose zona të papërziershmërisë në gjendje të lëngët me skandiumin, manifestohet tretshmëria në gjendje të ngurtë.

Vetitë e përbërjeve të skandiumit

Skandiumi formon komponime që korrespondojnë me gjendjen e oksidimit të elementit +3. Gjendjet e tjera të oksidimit nuk janë karakteristike për skandiumin.

Oksidi dhe hidroksidi i skandiumit. Oksidi Sc203 është një substancë e bardhë e formuar gjatë oksidimit të skandiumit me oksigjen, dekompozimit termik të hidroksidit, karbonatit, oksalatit, sulfatit, nitratit të skandiumit. gpl = 2480 °C, dendësia 3,86 g/cm3. Është pak i tretshëm në ujë. Ai shpërndahet mirë në acide minerale të koncentruara.

Hidroksidi i skandiumit Sc(OH)3 është një përbërës amorf. I precipituar nga veprimi i tretësirave të kripërave të skandiumit me tretësirat e amoniakut ose alkaleve, pH e fillimit të lëshimit është 4.9. Le të shpërndajmë dhe tretësirat e alkaleve, karbonateve të amonit, metaleve alkaline; tretshmëria zvogëlohet ndjeshëm në prani të hidroksideve pak të tretshme të hekurit, manganit, etj.

karbonat skandiumi. Skandiumi karakterizohet nga formimi i karbonateve bazike 2(C03)3_m ЗН20, të cilat janë më të tretshme në tretësirat (NH4)2C03 dhe Na2C03 sesa komponimet e ngjashme REE.

Nitrat skandium Sc(NOj)3 4H20 - kripë shumë e tretshme; Tretshmëria në ujë: 61,27% (në 15°C), 67,60% (në 50°C).

Sulfati i skandiumit Sc2(S04)3 formon hidrate me 2; 4; 5 dhe 6 molekula uji. Tretshmëria në ujë 28.53% (në 254;). Me sulfatet e metaleve alkali formon komponime MefSd^SOjJ ose Afe^SctSO^J. KjCS^SOJJ është 20 herë më pak i tretshëm në tretësirën K2SO4 se komponimet e ngjashme të elementeve të nëngrupit të ittriumit të REE.

Skandium fosfat ScP04 2H20 - pak i tretshëm, i marrë nga veprimi i acidit fosforik në një tretësirë ujore të kripërave të skandiumit.

Oksalati i skandiumit Sc2(C2O4)3 nH20(n = 3; 4; 5; 6; 18) formohet nga veprimi i acidit oksalik në tretësirat neutrale ose me aciditet të dobët të kripërave të skandiumit. Pak i tretshëm, PRss (me 0 ■>= Yu-27.

Jodati i skandiumit Sc(IOj)3 1.5H20 është shumë i tretshëm, në kontrast me përbërjet e ngjashme të toriumit dhe zirkonit.

Fluori i skandiumit ScF3 është një substancë kristalore e bardhë, t = 1552 °C, *bp = 1607 °C. Pak i tretshëm, PR^/g = 3 10-20. Kur trajtohet me H2SO4 të koncentruar, shndërrohet në sulfat, kur nxehet në një tretësirë NaOH, shndërrohet në hidroksid. Të tretim në HF tretësirat e fluorideve të metaleve alkaline dhe të amonit; l tretësira formon komplekse 3-.

Kloruri i skandiumit ScCl3 është një substancë kristalore e bardhë, higroskopike, "pl = "bp = 975 °C. Varësia nga temperatura e presionit të avullit (MPa):

LgP \u003d -14200 / G + 10,49 (1066 - 1229 K).

Hidrati i kristalit ScCl3 * 6H20, kur nxehet në ajër, fillimisht shndërrohet në oksoklorid ScOCl, i cili është pak i tretshëm në ujë, acide dhe alkale, më pas në Sc203.

Karbidi i skandiumit ScC është studiuar më shumë se karbitet e tjera të skandiumit. Përftohet nga sinteza nga substancat elementare ose reduktimi i Sc203 me qymyr. Pika e shkrirjes 1800 °C, mikrofortësia 26,7 GPa.

Zonat e përdorimit

Skandiumi dhe komponimet e tij aktualisht përdoren në prodhimin e lidhjeve të lehta, elektronikën, inxhinierinë e ndriçimit dhe prodhimin e qeramikës speciale. Mundësitë e përdorimit të skandiumit janë të kufizuara nga çmimi i lartë. Në vitin 1988, oksidi i skandiumit (lr) kushtonte 2,8 dollarë, metali i distiluar (pastërtia 99,99%) - 15 dollarë. Çmimi i lartë shoqërohet me vëllime të vogla prodhimi (rreth 100 kg në vit për sa i përket metalit). Prodhuesit kryesorë të produkteve të skandiumit janë Kina dhe Franca.

lidhjeve të lehta. Skandiumi është me interes si material strukturor për ndërtimin e raketave dhe avionëve, astronautikës, sepse, duke pasur një pikë shkrirjeje shumë më të lartë se alumini, ka të njëjtën densitet. Me interes të veçantë janë lidhjet Al - Sc, Mg - Sc, Mg - Sc - Li, Mg - Y - Sc. Meqenëse shtimi i të dhjetave të një përqindje të skandiumit në alumin dhe lidhjet e tij shkakton një rritje të forcës, në disa raste, të vetive plastike, një rritje të rezistencës ndaj plasaritjes nga korrozioni dhe një përmirësim në saldueshmërinë e produkteve gjysëm të gatshme të deformuara. Gjatë kristalizimit të shkrirjes gjatë formimit të shufrave, pjesa më e madhe e skandiumit hyn në tretësirën e mbingopur dhe pjesa e mbetur lirohet në formën e grimcave Al3Sc (Fig. 89), të cilat shkaktojnë rafinimin e kokrrës së derdhur.

Lidhja 0,4% e lidhjeve të skandiumit Al - Mg (2 - 8,5 Mg)

Rshs.89. Diagrami i gjendjes së sistemit Al-Sc në rajonin e pasur me alumin

Rrit rezistencën në tërheqje me 20 - 35% dhe rezistencën e rrjedhshmërisë me 60 - 80%. Në të njëjtën kohë, zgjatja relative mbetet mjaft e lartë (15-20%).

Pajisje elektronike. Fusha e lagësht e aplikimit të oksidit të skandiumit - ferriteve për kompjuterë me induksion 0,08 - 0,1 T, që është 3 herë më pak se ai i ferriteve nga oksidet e hekurit, magnezit, manganit. Ferrite të tilla mbinxehen më pak gjatë kthimit të magnetizimit, gjë që rrit shpejtësinë e kujtesës magnetike të kompjuterit.

Inxhinieri ndriçimi. Llambat e merkurit me halogjen metalik (jodur) me aditivë skandiumi përdoren për të ndriçuar ndërtesat industriale dhe objektet sportive.

Prodhimi i qeramikës. Janë zhvilluar lloje të ndryshme qeramike me bazë ZrOz dhe HfO2 me aditivë Sc2O3 që funksionojnë me sukses në temperatura të larta.

Fusha të tjera të aplikimit. Hidridi i skandiumit përdoret në teknologjinë bërthamore si një moderator i neutroneve me temperaturë të lartë. Boridi i skandiumit ScB2 propozohet të përdoret si një përbërës i lidhjeve të lehta rezistente ndaj nxehtësisë, si dhe në materialet e katodave të pajisjeve elektronike. Oksidi i skandiumit është një përbërës i syzeve optike të mbirë, fosforeve.

Burimet e papërpunuara të skadiumit

Skandiumi është një element tipik litofil i shpërndarë. Përmbajtja e tij në koren e tokës është 10~3% (në masë). Ajo nuk formon depozitat e veta.

Mineralet e vetë Skandiumit - tortveititi Sc2 dhe steretiti ScP04 2H20 - janë shumë të rralla dhe nuk kanë vlerë komerciale. Më të zakonshme janë mineralet në të cilat skandiumi është i pranishëm si papastërti izomorfike në sasinë 0,005 - 0,3% Sc203. Mineralet që përmbajnë skandium (okside, karbonate, silikate, fosfate, tungstate) përmbajnë jone të karakterizuar nga një rreze jonike afër Sc3+ (0,083 nm), nm: Fe2+ 0,080, REE 0,102 - 0,080, Mg2+ 10,10,00, Mg2+ 0,10,02+. r4+ 0,08 2, Th4+ 0,095, U4+ 0,089. Izomorfizmi është gjithashtu për shkak të afërsisë së konstanteve të tjera kimike kristalore të skandiumit dhe elementeve të listuara.

Problemi i prodhimit industrial të skandiumit mund të zgjidhet duke përdorur skandiumin e shpërndarë, i cili nxirret gjatë rrugës nga xeherorët e metaleve me ngjyra dhe të rralla. Kur skandiumi përqendrohet në mbetjet e prodhimit (tretësira, llum, skorje etj.), krijohen kushte për nxjerrje pa cenuar teknologjinë bazë.

lënda e parë e titanit. Lënda e parë e titanit përmban Sc203 (deri në 0,1% në ilmenit, deri në 0,3% në sfenë). Kur pasurohen koncentratet e ilmenitit duke reduktuar shkrirjen elektrike, skandiumi kalon në skorje titani.

Xeherorët e tungstenit. Përmbajtja e Sc203 në wolframite është 0.005 - 1.0%. Gjatë përpunimit hidrometalurgjik, duke përfshirë sinterimin e koncentratit me Na2C03 dhe shpëlarjen e mëvonshme, skandiumi mbetet në tortë nga shpëlarja dhe përmbajtja e tij rritet me 2-3 herë në krahasim me përmbajtjen në volframit.

Xeherorët e uraniumit përmbajnë 10_3 - 10-4% Sc203. Kur hapen mineralet e uraniumit me acide sulfurik ose nitrik, skandiumi hyn në tretësirë së bashku me uraniumin. Gjatë hapjes së xeheve me solucione Na2C03, skandiumi përqendrohet kryesisht në ëmbëlsira nga kullimi.

Xeheroret e aluminit. Boksitet përmbajnë 0,001 - 0,01% Sc203. Për shkak të shkallës së madhe të përpunimit, boksitet mund të bëhen një burim i rëndësishëm i skandiumit. Në përpunimin e boksitit nga procesi i Bayer dhe procesi i sinterimit, skandiumi mbetet kryesisht në baltën e kuqe.

Burime të tjera të skandiumit janë disa xeherore hekuri (përmbajtja 0,001 - 0,005% Sc203), xehet e kallajit (0,02 - 0,22% Sc203), koncentratet beril (0,1 - 0,2% Sc203), hiri i disa qymyrit (0, 01% Sc203). .

Z PËRPUNIMI I SKANDIUMIT NGA MBAJTJA E PARA

Për nxjerrjen e skandiumit nga produktet në tretësirë, përdoret shpëlarja e acidit (për shembull, acidi klorhidrik), dekompozimi me klorinim, acidi sulfurik ose hidroksidi i natriumit, i ndjekur nga kullimi me ujë ose acid.

Metodat kryesore të mëposhtme përdoren për të izoluar skandiumin nga tretësirat: precipitimi si pjesë e përbërjeve të dobëta të tretshme, ekstraktimi me tretës organikë dhe metodat e shkëmbimit të joneve.

Metodat e depozitimit

Reshjet me hidroksid përdoren për të ndarë nga metalet alkali dhe alkaline tokësore:

ScClj + 3NH3 H20 = Sc(OH)3 + 3N4HC1. (12.1)

Nga të dhënat në tabelën 11 rezulton se është e mundur, duke përdorur diferencën në pH të precipitimit të hidroksideve, në një farë mase të pastrohet skandiumi nga Zr, Ti, Th dhe Ce (+4), pasi ato precipitojnë me pH më të ulët se skandiumi. hidroksid, dhe nga një seri REE dhe Fe (+2) precipituar në vlera më të larta të pH. Metoda nuk bën të mundur ndarjen e Fe (+3), në prani të të cilit Sc(OH)3 precipiton me një vlerë pH më të ulët dhe nga alumini, i cili ka një vlerë pH të afërt të reshjeve. Metoda është e thjeshtë, pengesa e saj është filtrimi i dobët i reshjeve.

Tabela 11. pH i precipituar nga disa hidrokside

Hidroksidi

Sc(OH)3 ZrOj-xHjO

Ty2-*n2o Ce(OH)4

4,9-5,5 1,9-2,6 0,7 1,2

La(OH), Ce(OH)3 Fe(OH), Mg(OH)2

6,6-9,3 8,3-11,3

Th(OH)4 A1(OH)3 Fe(OH)3

Precipitimi i oksalatit. Si rezultat i reshjeve të oksalatit të skandiumit

2ScCl3 + 3H2C204 + 6H20 = Sc2(C204)3-6H20 + 6HC1 (12.2)

Ndarja e skandiumit nga alumini dhe hekuri është e mundur. Me një tepricë të acidit oksalik, reshjet janë të paplota për shkak të formimit të anionit kompleks 3_. Kushtet e reshjeve: pH = 2*3, temperatura 90 °C, kohëzgjatja 4 orë.

Gjatë izolimit të oksalatit të skandiumit, veçanërisht nga tretësirat e dobëta, precipitimi më i plotë nxitet nga prania e kalciumit, i cili luan rolin e një mbartësi.

Për t'u ndarë nga elementët e tokës së rrallë, përdoret diferenca në qëndrueshmërinë e përbërjeve komplekse të formuara nga oksalatet e skandiumit dhe elementët e tokës së rrallë dhe EDTA.

Kur një tretësirë që përmban këto komponime komplekse zihet, komponimet REE më pak të qëndrueshme dekompozohen dhe REE mund të izolohet nga tretësira si pjesë e oksalateve. Pas ndarjes së tretësirës, futjes së acidit të ngurtë oksalik në të, skandiumi precipitohet.

Precipitimi i karbonatit. Ndryshe nga komponimet REE, Fe, Mn, Ca, karbonati i skandiumit tretet në një tepricë të solucionit Na2C03 ose (NH4)2C03 për të formuar komponime komplekse, të cilat rekomandohen për pastrim nga REE, Fe, Mn, Ca:

Sc3+ + 4Na2C03 = Naj + 3Na+; (12.3)

Sc3+ + 2(NH4)2C03 = NH4 + 3NH4. (12.4)

Kompleksi i karbonatit shkatërrohet nga zierja. Precipitohet karbonat skandiumi dobët i tretshëm me përbërje të ndryshueshme.

Disavantazhi i trajtimit me karbonat është nevoja për të përdorur një vëllim të madh sodesh ose solucionesh karbonat amoniumi për shkak të tretshmërisë së moderuar të përbërjeve të skandiumit në to dhe filtrueshmërisë së dobët të sedimenteve.

Precipitimi i fluorit. ScF3 është pak i tretshëm, por shpërndahet (ndryshe nga fluoridet REE dhe toriumi) në një tretësirë të NH4F me formimin e fluoroskandatit:

ScF3 + 3NH4F = (NH4)3. (12.5)

Për të izoluar fluoridin e skandiumit nga solucionet e dobëta, përdoren fluoridet dhe silikofluoridet e natriumit dhe kaliumit, acidi hidrofluorik dhe acidi fluorosilicik; precipitanti merret me tepricë.

Disavantazhi i metodës është vështirësia e shndërrimit të fluorit të skandiumit në një gjendje të tretshme. Kjo kërkon trajtim me acid sulfurik të koncentruar në 180 - 250 ° C ose 20 - 30% zgjidhje NaOH në 60 - 80 ° C për "2 - Zh.

Shkëmbimi i joneve

Metoda përdoret: a) për të izoluar një përbërje skandiumi nga një tretësirë e holluar; b) për pastrimin e solucioneve të përbërjeve të skandiumit nga papastërtitë. Për të rritur efikasitetin në pastrimin e skandiumit nga papastërtitë më të vështira për t'u ndarë (REE, Y, Th), përdoret një kombinim i ndarjes së shkëmbimit të joneve në shkëmbyesit e kationeve me kompleksim (gjatë desorbimit). Desorbentë të mirë janë acidi citrik dhe acidi etilen-diaminetraacetik. Stabiliteti i komponimeve komplekse rritet në serinë La< Y < Yb < Sc, так что при десорбции в первую очередь вымывается скандий. Процесс включает:

Kalimi i tretësirës me përzierjen që do të ndahet përmes një kolone me rrëshirë në formë amoniumi ose hidrogjeni (faza e thithjes):

Sc3+ + 3NH4fl Scflj + 3NHJ; (12.6)

Desorbimi i joneve me një zgjidhje të acidit citrik (ose EDTA):

Scfl3 + 2H3C6H507 H3 + 3HR. (12.7)

Nxjerrja

Një nga metodat më të zhvilluara është nxjerrja e kompleksit rodanid H me dietil eter nga tretësirat e klorurit ose nitrateve. Siç mund të shihet, koeficientët e shpërndarjes së skandiumit dhe një numri elementësh të lidhur janë shumë të ndryshëm (рН = 3.5):

Elementi D Elementi D Elementi D

Be2+ 1 Sc3+ 2.9 Zr»+ 0.00001


		Itrium
		Nëngrupet (Me3+)

Përpara nxjerrjes, Fe(+3) reduktohet në Fe(+2). Skandiumi riekstraktohet duke e trajtuar në mënyrë të përsëritur ekstraktin me ujë. Disavantazhi i kësaj metode është ndezshmëria e ekstraktuesit, konsumi i lartë i tiocianatit të amonit.

Ekstraktues të tjerë të përdorur në teknologjinë e skandiumit: TBP, esteret dialkil të acidit alkil fosforik (DAAP), D2EGFK, etj. Ekstraktimi i skandiumit me TBP dhe DAAP kryhet në mjedise shumë acide në prani të agjentëve kriposës (kloruret e kalciumit dhe magnezit ose nitratet). Nxjerrja e skandiumit nga TBP nga tretësirat e klorurit vazhdon me formimin e tretësirave ScCl3 dgTBP (x varion nga 2 në 3 në varësi të kushteve të aciditetit dhe pranisë së agjentëve të kriposjes). Koeficienti i shpërndarjes së skandiumit në nxjerrjen e TBP nga 6 n. HCI është 3.2, ittriumi është 0.001 (d.m.th., faktori i ndarjes është 3200). Skandiumi riekstraktohet me HCl të holluar.

Acidet alkil fosforike kanë një selektivitet më të ulët se TBP, dhe së bashku me skandiumin nxjerrin zirkonium, torium, titan, hekur, uranium etj. Prandaj, ekstraktues të tillë përdoren kryesisht për të izoluar skandiumin nga tretësira të dobëta (acidike ose neutrale) për qëllime të përqendrimi. Nxjerrja nga një tretësirë neutrale vazhdon sipas mekanizmit të shkëmbimit të kationeve për shkak të formimit të një kripe skandiumi me një acid organik të tretshëm në këtë acid:

/iSc3+ + 3NnX ScnX3 +3lN+, (12.8)

Ku H„X është acid alkil fosforik. Disavantazhi i kësaj metode është se skandiumi mund të riekstraktohet vetëm me acid hidrofluorik ose një tretësirë alkali, duke rezultuar në një precipitat të vështirë për t'u filtruar të ScF3 ose Sc(OH)3.

Shembuj të përpunimit të lëndëve të para që përmbajnë skandium

Përpunimi i Tortveitit. Ka mënyrat e mëposhtme:

Acid (hapje me HCl, H2S04, NH4HF2, acid fluorik);

Alkaline (bashkimi me NaOH, sinterizimi me Na2C03);

karabit;

Klorimi.

Hapja e acidit kërkon përsëritje të përsëritur të procesit. Në hapje në temperaturë të lartë me alkali ose sode

Sc2Os 2Si02 + 2Na2C03 = Sc203 + 2Na2Si03 + 2C02 (12.9)

Skandiumi mbetet pas shpëlarjes me ujë të tortës në mbetje. Mbetja tretet në HCl; hidroksidi i skandiumit precipitohet me amoniak. Tretja e hidroksidit në 6 - 8 n. HC1 dhe nxjerrja me eter, hekuri ndahet. Papastërtitë e mbetura ndahen duke nxjerrë tiocianat skandium me eter. Pas distilimit të eterit, skandiumi precipitohet si tartrat i dyfishtë i amonit; rikuperimi është 96%.

Metoda e karabit konsiston në formimin e karbiteve si rezultat i ngrohjes në 1800 - 2100 ° C një përzierje minerali dhe qymyr druri (raporti 1: 1.2). Gjatë trajtimit të karbiteve me acid klorhidrik, Sc, REE, Al, Fe, Ti, Zr kalojnë në tretësirë. Acidi klorhidrik i karabit të silikonit pothuajse nuk dekompozohet. Oksalati i skandiumit precipitohet nga tretësira, pas riprecipitimit të përsëritur, fitohet një koncentrat i pasur skandiumi që përmban 10% okside REE. Pastrimi i mëtejshëm kryhet me precipitim të pjesshëm të hidroksideve dhe shkëmbimit të joneve.

Kur përpunohet me klorim, tortveiti i përzier me qymyr nxehet në një rrjedhë klori në 900 - 1000 ° C. Diferenca midis temperaturave të vlimit dhe kondensimit të klorureve të elementeve që përbëjnë mineralin bën të mundur ndarjen e tyre gjatë procesit të kondensimit. Kloridet Si, Zr, Al, Fe, Ti kondensohen nën 400 °C; ScCl3 - në 600 - 900 °C; rendimenti është 87.5%. Kloruret REE mbeten në shkrirje në zonën e klorimit.

Përpunimi i xeheve të uranium-toriumit. Sipas skemës teknologjike të uzinës së uraniumit në Salt Lake City (SHBA, Utah), përftohen tretësira, të cilat së bashku me uraniumin përmbajnë 0,001 g/l Sc203. Kur uraniumi nxirret me një tretësirë 0,1 M të acidit dodecilfosforik në vajguri, skandiumi kalon në eAtract së bashku me uraniumin, toriumin dhe titanin. Uraniumi riekstraktohet nga Yun. HC1; skandiumi mbetet në fazën organike së bashku me toriumin dhe titanin dhe përqendrohet në 0,1 g/l Sc2Oj. Fluoridet e skandiumit dhe toriumit precipitohen nga ekstraktuesi nga veprimi i acidit fluorik. Një tortë me skandium-torium që përmban 10% Sc203 dhe 20% Th02 përpunohet për të nxjerrë skandiumin. Torta me fluor hapet me një tretësirë 15% NaOH në 75 - 90 °C për 4 orë. Hidroksidet që rezultojnë trajtohen me acid klorhidrik në 100 °C, duke vendosur pH = 4; me këtë arrihet pastrimi nga Zr, Th, Ti, Si, pjesërisht nga Fe (i sëmurë), që mbeten në sediment. Skandiumi precipitohet nga tretësira me acid oksalik. Oksalati i skandiumit filtrohet, thahet dhe kalcinohet.

Për të marrë Sc203 me një pastërti prej më shumë se 99.5%, pastrimi i mëtejshëm nga papastërtitë kryhet me metodën e nxjerrjes pas tretjes së Sc203 në acid klorhidrik. Ekstraktoni me dietil eter në prani të NH4CNS. Skandiumi riekstraktohet nga faza organike me ujë dhe precipitohet me amoniak si pjesë e hidroksidit; me kalcinim në 700 °C, hidroksidi shndërrohet në Sc203.

D2EGFC përdoret për nxjerrjen e skandiumit së bashku me uraniumin nga solucionet e acidit sulfurik pas shpëlarjes së mineralit të uraniumit (Port Pirie Plant, Australi). Pas heqjes së uraniumit, skandiumi grumbullohet në fazën organike. Pas trajtimit me sode të ekstraktit, përftohet një kek që përmban, %: Sc 0.14, Th 0.14, Ti 0.3, U3Og 24, Fe 38. Skema teknologjike e paraqitur në fig. 90 bën të mundur nxjerrjen e 90% Sc nga torta dhe marrjen e oksidit të skandiumit me një pastërti prej 99.6%.

Sipas kësaj skeme, torta hapet me acid sulfurik, skandiumi përqendrohet duke u ekstraktuar me një tretësirë 10% të alkilaminës primare. Në të njëjtën kohë, 97% Sc, 97% Th, 55% Ti, 7% U, 2% Fe kalojnë në ekstrakt, paraprakisht Fe (III) reduktohet nga SO2 në prani të karbonit të aktivizuar në Fe (II). Pas riekstraktimit 2 n. Raporti HC1 i skandiumit dhe papastërtive varion nga 1:410 në 1:10. Operacionet e mëtejshme përfshijnë trajtimin e mëtejshëm të skandiumit. Skandiumi ndahet nga uraniumi me anë të thithjes në një shkëmbyes anion, dhe nga toriumi me nxjerrjen e kompleksit të gjinisë - skandium nidic me metil izobutil keton. Së fundi, skandiumi izolohet në përbërjen e oksalatit, i cili, kur kalcinohet, kthehet në një oksid.

Përpunimi i koncentrateve të titanomagnetitit. Skorja e titanit e marrë si rezultat i shkrirjes së reduktimit të titanomagnetiteve përmban 0,005 -. 0,009% skadium. Gjatë klorimit të skorjeve, pjesa më e madhe e skandiumit në përbërjen e klorurit përqendrohet në shkrirjen e shpenzuar të klorinatorëve të titanit (deri në 0,01 - 0,03% Sc203). Shkrirja trajtohet me një tretësirë të HCl (20 - 40 g/l), duke shpëlarë skandiumin. Zgjidhje

Rzhs.90. Skema teknologjike për nxjerrjen e skandiumit nga solucionet e sulfatit të uraniumit filtrohet, përmbajtja e Fe (III) rregullohet, skandiumi nxirret me një tretësirë 70% TBP në vajguri. Është vërtetuar se FeCl3 promovon nxjerrjen e skandiumit nga TBP, megjithatë, një rritje në përmbajtjen e FeCl3 në tretësirë çon në ndotjen e ekstraktuesit. Përveç kësaj, FeCl3 formon me TBP një përbërje që ka tretshmëri të kufizuar në TBP, gjë që çon në trashjen e fazës organike dhe formimin e një emulsioni. Përqendrimi optimal i FeCl3 në tretësirën fillestare është 7-12 g/l. Rregullimi i përmbajtjes së FeCl3 para nxjerrjes konsiston në reduktimin e Fe3+:

2FeCl3 + Mg = 2FeCl2 + MgCl2. (12.10)

Ekstrakti i pasuruar me skandium lahet nga papastërtitë me acid klorhidrik (220–240 g/l), skandiumi riekstraktohet me një tretësirë HCl 7%. Oksalatet e skandiumit dhe elementë të tjerë precipitohen nga riekstrakti me acid oksalik, pulpa filtrohet, precipitati thahet dhe kalcinohet në 700 ° C, duke marrë oksid teknik skandiumi që përmban 40 - 60% SCjOJ.

Oksidi i skandiumit komercial shpërndahet në acid klorhidrik, skandiumi nxirret me TBP, nga riekstraktimi pas riprecipitimit të përsëritur të jodateve [pastrimi nga Th (IV) dhe Zr (IV)], hidroksidet dhe oksalatet, përftohet oksid skandiumi komercial që përmban më shumë se 99,9% Sc2O3.

Riciklimi i mbetjeve nga prodhimi i tungstenit dhe kallajit. Mbeturinat e përpunimit hidrometalurgjik të koncentrateve të volframitit përbëhen kryesisht nga oksidet e hekurit (25 - 35%) dhe manganit (25 - 35%), përmbajnë Nb, Ta, Th, U, Sn REE dhe 0.15 - 0.50% Sc203. Për "caktimin e skandiumit" metodat e njohura të klorinimit, metodat e "Strehës me acid klorhidrik ose sulfurik.

Një rikuperim më i lartë i skandiumit u arrit si rezultat i hapjes së ëmbëlsirave me acid sulfurik 98% në 220°C (S:L = 1:1.4) (Fig. 91). Gjatë shpëlarjes ujore, pjesa më e madhe e hekurit (15 - 25 g/l), manganit (15 - 20 g/l), Zr, Ti, Th, REE kalojnë në tretësirë së bashku me Sc (0.2 - 0.3 g/l), Al. dhe papastërti të tjera. Hekuri dhe alumini ndahen me metodën e karbonatit, bazuar në aftësinë e skandiumit për të formuar karbonate komplekse me sodë dhe karbonat amonium, të tretshëm në një tepricë të karbonatit përkatës.

Tortë Zolyrramitody

Sumiratizimi (220°С)

Shpëlarje

Sedimenti (Ca, si)

Zgjidhje (Sc, Fe, Mn, Ti, Zr, Th, P33, Al, Be)

Neutralizimi (pH=2) dhe zierja

RastZar NqjCQ, (tretësirë 10%) f i

Pastrim me karbonat

Sedimenti (Fe, Ca, Mn)

RastZar (Sc)

Acidifikimi (рН*-1) dhe zierja

Reshjet e Sc(0h)3

Precipitat Sc(OH),

Ndezja (850°)

Sc203(<(0-70%~ный концентрат) Ржс.91. Технологическая схема извлечения скандия из вольфрамитовых кеков

Sc(OH)3 precipitohet nga tretësira pas acidifikimit me HC1 në pH = 1 dhe zierjes duke shtuar tretësirë të koncentruar të amoniakut. Nga kalcinimi i hidroksidit fitohet 40 - 70% Sc2O3. Pastrimi i mëtejshëm nga papastërtitë Ti, Zr, Th, REE kryhet me metoda ekstraktimi duke përdorur ekstraktues të ndryshëm. Ekstraktimi i skandiumit është 80 - 88%, pastërtia e Sc203 është 99.99%.

Përpunimi i skorjeve nga prodhimi i ferrotungstenit dhe kallajit. Skemat teknologjike për nxjerrjen e skadiumit nga këto lloje të lëndëve të para u zhvilluan në BRSS. Si rezultat i përpunimit pirometalurgjik të koncentrateve të wolframitit në ferrotungsten dhe rishkrirjes së koncentrateve që përmbajnë kallaj.

Lnz03 (70% koncentrat)

Rzhs.92. Skema teknologjike e nxjerrjes së skandiumit nga skorjet e prodhimit të ferrotungstenit

Përftohen skorje, në të cilat përmbajtja e skandiumit është 0,04 - 0,25%. Papastërtitë kryesore janë Fe, Si, Al, Ca, Ti, Mn, ndonjëherë Th, REE. Propozohet të nxirret skadiumi nga të dy llojet e skorjeve duke trajtuar materialin e grimcuar me 18% HC1 në 80 - 90 °C (S:L = 1:1-5-5). Deri në 96% Sc nxirret në tretësirë. Për t'u ndarë nga sasitë kryesore të hekurit dhe manganit, skandiumi precipitohet si pjesë e një fluori pak të tretshëm duke futur silikofluorid natriumi në një tretësirë me pH=2. Një precipitat i fluorit të skandiumit që përmban Ca, Al, REE, Ti, Mn trajtohet me acid sulfurik dhe më pas kryhet

Skorjet, S s, 0;

Shpëlarja e ujit. Një pjesë e kalciumit mbetet e pazgjidhshme në CaSO4. Për të ndarë precipitatet e aluminit dhe kalciumit, hidroksidet precipitohen duke futur NaOH në pH = 10. Këto papastërti mbeten në tretësirë; titani, mangani dhe papastërtitë e tjera precipitohen së bashku me Sc(OH)3. Precipitati i hidroksideve tretet në acid klorhidrik dhe skandiumi precipitohet me acid oksalik. Oksalatet shndërrohen në okside me kalcinim. Pas tretjes në HC1, precipitimit të hidroksideve dhe kalcinimit të tyre, fitohet një koncentrat që përmban 30% Sc2O3 dhe 70% (REE)203. Nxjerrja nga skorja ~7b%. Diagrami i procesit është paraqitur në fig. 92.

Është zhvilluar dhe testuar në kushte industriale një metodë e përqendrimit të nxjerrjes dhe pastrimit të skandiumit të marrë nga skorja nga rishkrirja e koncentrateve të kallajit. Diagrami i procesit është paraqitur në fig. 93, Pas shpëlarjes së skorjes me acid klorhidrik, përftohet një tretësirë që përmban, g/l: Sc 0,2 - 1,0, Ti 0,8 - 3, Si 0,1 - 2, Ca 11 - 30, Sn 0,1 - 1, Al 3,5, Mg 0,5 - 1,6, Zr deri në 2,6, Fe 0,5 - 2, W 0,03, HC1 110. Skandiumi nxirret me 0,3 M D2EHFC në vajguri në një raport të vëllimeve të ujit dhe fazave organike 10:1. Faza organike lahet me 15% HCl në një raport fazor 1:1 dhe më pas me 45% H2SO4 në të njëjtin raport fazor. Skandiumi riekstraktohet me acid hidrofluorik. Pas ndarjes me centrifugim, fluori trajtohet me tretësirë NaOH, duke u shndërruar në Sc(OH)3; e ndjekur nga pastrimi i oksalatit. Nxjerrja e drejtpërdrejtë e skandiumit - 75%.

AGJENCIA FEDERALE PËR ARSIM TË FEDERATISË RUSE

UNIVERSITETI SHTETËROR TEKNIK I MOSKËS "MAMI"

TEST

ne disiplinen "KIMI"

me temën: "Elementi kimik - Skandium"

Përgatitur nga një student

4 EF 2 Tarasov S.V.

Këshilltar shkencor:

Patrusheva O.A.

MOSKË 2010

Historia e Scandium dhe origjina e emrit të tij

Vetitë fizike të Skandiumit

· Vetitë kimike të skandiumit

Burimet botërore Scandium

Shpërndarja e skandiumit në natyrë

Marrja dhe prodhimi i Scandium

Përdorimi i skandiumit

Metalurgji

aliazhet e skandiumit

Materiale super të forta

Mikroelektronika

· Burimet e dritës

Izotopet e skandiumit

· Energjia bërthamore

· Bar

· Materiale lazer

Prodhimi i paneleve diellore

Gjeneratorë MHD

pasqyra me rreze x

Materialet zjarrduruese

Prodhimi i zirkonisë kub

Fosforet

Letërsia

Histori Scandia dhe origjina e emrit të saj

Skandiumi

Skandiumi ekziston në dy modifikime kristalore: α dhe β; në temperaturë të zakonshme, a-modifikimi me një grilë gjashtëkëndore është i qëndrueshëm (a = 3,3080 Å dhe c = 5,2653 Å), mbi 1350 ° C - β-modifikimi me një rrjetë kub me qendër trupin. Dendësia e skandiumit në formën α në 25 ° C është 3,020 g / cm 3, rrezja atomike 1,64 Å, rrezja jonike 0,75 Å, (t pl 1539 ° C, t kip 2700 ° C, mbi 1600 ° C e paqëndrueshme. Në Kapaciteti specifik i nxehtësisë 25 °С 25.158 kJ/(kg·K), rezistenca elektrike specifike (54-70.7)·10 -6 ohm·cm;

Në ujë, komponimet e Skandiumit hidrolizohen dukshëm për të formuar kripëra bazë. Jonet Sc 3+ janë të prirur ndaj polimerizimit, formimi i joneve komplekse të llojeve të ndryshme, përbërja e të cilave varet nga natyra e anionit dhe pH e mediumit, për shembull Sc (CO 3) 2 - , Sc (SO 4 ) 3 3- . Kripërat bazë në tretësirë shndërrohen lehtësisht në hidroksid amorf.

Metali tretet lehtësisht në acidet klorhidrik, nitrik dhe sulfurik (me një ulje të përqendrimit të acidit, shkalla e tretjes së Skandiumit bie ndjeshëm dhe nuk reagon me tretësira 0.001 N). Kripërat e acideve klorhidrik, sulfurik, nitrik, tiocianat dhe acetik treten mirë në ujë, dhe kripërat e acideve fosforike, oksalike dhe hidrofluorike janë pak të tretshme; Acetilacetonati dhe derivatet e tij të fluorit kanë një farë paqëndrueshmërie. Tretësirat e holluara të NaOH (10%) dhe një përzierje e HNO 3 të përqendruar dhe HF (1:1) praktikisht nuk ndikojnë në Skandium.

Burime të mëdha skandiumi janë të përqendruara në Rusi dhe ish-Bashkimin Sovjetik (të dhënat e minierave janë shumë të shpërndara, por vëllimet e prodhimit, sipas ekspertëve të pavarur, janë të barabarta ose tejkalojnë prodhimin zyrtar botëror). Në përgjithësi, sipas ekspertëve të pavarur, aktualisht, prodhuesit kryesorë të skandiumit (oksid skandiumi) janë Rusia, Kina, Ukraina dhe Kazakistani. Në një farë mase, një vëllim i konsiderueshëm i lëndëve të para të skandiumit nga Australia, Kanadaja dhe Brazili pritet në vitet e ardhshme.

Duhet të theksohet gjithashtu se rezervat e lëndëve të para të tokës së rralla në Mongoli që përmbajnë skadium janë gjithashtu një burim premtues i skandiumit për industrinë e skandiumit dhe zhvillimin e metalurgjisë së skandiumit.

Përhapja e Skandiumit në natyrë

Për sa i përket vetive kimike dhe fizike, ittriumi, lantanumi dhe lantanidet janë afër skandiumit. Në të gjitha përbërjet natyrore, skandiumi, si dhe analogët e tij alumini, ittriumi, lantanumi, shfaqin një valencë pozitive të barabartë me tre, prandaj nuk merr pjesë në proceset redoks.

Mineralet kryesore bartëse të skandiumit janë: fluoriti (deri në 1% Sc2O3), kasitriti (0.005-0.2%), volframiti (0-0.4%), ilmenorutili (0.0015-0.3%), torianiti (0. 46% Sc2O3), samarski. (0,45%), wiikite (1,17%), ksenotim (0,0015-1,5%), beril (0,2%), bazzite (skandium beril, 3-14, 44%). Në total, njihen më shumë se njëqind minerale që përmbajnë skadium.

Përqendrimet më të larta (30 ppm Sc 2 O 3 ) të skandiumit shoqërohen me shkëmbinj ultramafik dhe bazë, në të cilët rolin kryesor e luajnë mineralet hekur-magneziane (pirokseni, amfibola dhe biotiti), në të cilët zëvendësimi heterovalent i Fe 2 + dhe skandiumi është i përhapur.magnezi dhe zëvendësimi i zirkonit - në fazat e vona të procesit magmatik dhe te pegmatitet.

Në shkëmbinjtë me përbërje të mesme, përmbajtja mesatare e Sc 2 O 3 është 10 g / t, në shkëmbinj acid - 2 g / t, këtu skandiumi shpërndahet gjithashtu në minerale me ngjyrë të errët (hornblende, biotite) dhe vendoset në muskovit, zirkon, sfen.

Ekziston gjithashtu një zëvendësim izovalent i skandiumit për elementët e grupit TR, veçanërisht në mineralet esenciale të ittriumit (ksenotima, shoqërimi Sc–Y në tortveitit dhe zëvendësimi i Al në beril).

Skandiumi, kryesisht në formën e oksideve, nxirret gjatë rrugës gjatë përpunimit hidro- dhe pirometalurgjik të mineraleve të tungstenit, kallajit, titanit, uraniumit dhe boksiteve. Oksidet klorinohen ose fluorohen në një temperaturë të ngritur, dhe më pas skadiumi metalik kompakt (~99,5% rendiment) përftohet nga reduktimi termik i klorurit ose fluorit të tij me kalcium metalik, i ndjekur nga distilimi (sublimimi) i Sc në një vakum të lartë prej 133,31 -6 n/m 2 (10 -6 mm Hg) në 1600-1700 °C.

Aplikimi Scandium

Skandiumi është një element monoizotopik dhe përbëhet nga 100% atome skandium-45.

Metalurgji

Përdorimi i skandiumit si papastërti mikroaliazhuese ka një efekt të rëndësishëm në një numër lidhjesh praktikisht të rëndësishme, për shembull, shtimi i 0,4% skadiumit në lidhjet e aluminit-magnezit rrit rezistencën në tërheqje me 35%, dhe forcën e rrjedhjes me 65-84 %, ndërsa zgjatimi relativ mbetet në nivelin 20-27%. Shtimi i 0.3-0.67% në krom rrit rezistencën e tij ndaj oksidimit deri në një temperaturë prej 1290 ° C dhe ka një efekt të ngjashëm, por edhe më të theksuar në lidhjet rezistente ndaj nxehtësisë të tipit "nikrom", dhe në këtë zonë përdorimi i skandiumit është shumë më efektiv.itriumi. Oksidi i skandiumit ka një sërë përparësish për prodhimin e qeramikës me temperaturë të lartë ndaj oksideve të tjera, pasi forca e oksidit të skandiumit rritet kur nxehet dhe arrin një maksimum në 1030 ° C, në të njëjtën kohë, oksidi i skandiumit ka një përçueshmëri minimale termike dhe rezistenca më e lartë ndaj goditjes termike. Skandati i ittriumit është një nga materialet më të mira për strukturat me temperaturë të lartë. Një sasi e caktuar e oksidit të skandiumit konsumohet vazhdimisht për prodhimin e gotave germanate për optoelektronikën.

aliazhet e skandiumit

Përdorimi kryesor i skandiumit është përdorimi i tij në lidhjet alumin-skandium të përdorura në pajisjet sportive (motoçikleta, shkopinj bejsbolli, etj.) - kudo ku kërkohen materiale me rezistencë të lartë. Kur lidhet me alumin, skandiumi siguron forcë dhe duktilitet shtesë. Forca në tërheqje e skadiumit të pastër është rreth 400 MPa (40 kg / mm), për titan, për shembull, 250-350 MPa, dhe për ittriumin e palidhur, 300 MPa. Përdorimi i lidhjeve të skandiumit në shkencën e aviacionit dhe raketave do të zvogëlojë ndjeshëm koston e transportit dhe do të rrisë në mënyrë dramatike besueshmërinë e sistemeve të operuara, ndërsa në të njëjtën kohë, me uljen e çmimeve për skadiumin dhe përdorimin e tij për prodhimin e motorëve të automobilave, ai gjithashtu do të rrisë ndjeshëm burimet dhe pjesërisht efikasitetin e tyre. Është gjithashtu shumë e rëndësishme që skandiumi forcon lidhjet e aluminit të dopuara me hafnium. Një fushë e rëndësishme dhe praktikisht e paeksploruar e aplikimit të skandiumit është fakti se, ashtu si aliazhi i aluminit me ittrium, aliazhi i aluminit të pastër me skandium gjithashtu rrit përçueshmërinë elektrike të telave dhe efekti i forcimit të mprehtë ka perspektiva të mëdha për përdorimin e një lidhjeje të tillë për transportin e energjisë elektrike. (linjat e transmetimit të energjisë). Lidhjet e skandiumit janë materialet më premtuese në prodhimin e raketave të drejtuara. Një numër lidhjesh speciale të kompoziteve të skandiumit të bazuara në një lidhje skandiumi janë shumë premtuese në fushën e projektimit të skeletit të kiborgëve. Vitet e fundit, roli i rëndësishëm i skandiumit (dhe deri diku i itrit dhe lutetiumit) është zbuluar në prodhimin e disa çeliqeve maraging me përbërje super të fortë, disa mostra të të cilëve kanë treguar forcë mbi 700 kg/mm (mbi 7000 MPa).

Materiale super të forta

Skandiumi përdoret për të prodhuar materiale super të forta. Kështu, për shembull, lidhja e karbitit të titanit me karabit skadiumi rrit ndjeshëm mikrofortësinë (2 herë), gjë që e bën këtë material të ri të katërtin në fortësi pas diamantit (rreth 98,7 - 120 GPa), nitridit të borit (borazon), (rreth 77- 87 GPa ), aliazh bor-karbon-silikon (rreth 68-77 GPa), dhe dukshëm më i lartë se ai i karabit të borit (43,2 - 52 GPa), karabitit të silikonit (37 GPa), mikrofortësisë së lidhjes së karbitit të skandiumit dhe titanit karabit është rreth 53.4 GPa (për karabit titan, për shembull, 29.5 GPa). Me interes të veçantë janë lidhjet e skandiumit me berilium, të cilat kanë karakteristika unike për sa i përket forcës dhe rezistencës ndaj nxehtësisë. Kështu, për shembull, berilidi i skandiumit (1 atom skandiumi dhe 13 atome beriliumi) ka kombinimin më të favorshëm të densitetit, forcës dhe pikës së lartë të shkrirjes, dhe mund të jetë materiali më i mirë për ndërtimin e teknologjisë së hapësirës ajrore, duke tejkaluar në këtë drejtim titanin më të mirë. -lidhjet me bazë të njohura për njerëzimin dhe një numër materialesh të përbëra (përfshirë një numër materialesh të bazuara në filamente karboni dhe bori).

Mikroelektronika

Oksidi i skandiumit (pika e shkrirjes 2450°C) luan një rol të rëndësishëm në prodhimin e superkompjuterëve: ferritet me induksion të ulët kur përdoren në pajisjet e ruajtjes së informacionit mund të rrisin shkallën e shkëmbimit të të dhënave me disa herë për shkak të një uljeje të induksionit të mbetur nga 2 - 3 KGauss. në 0, 8 - 1 KGauss.)

Burimet e dritës

Përafërsisht 80 kg skandium (si pjesë e Sc 2 O 3 ) në vit përdoret për të prodhuar elementë ndriçimi me intensitet të lartë. Jodidi i skandiumit u shtohet llambave me gaz merkuri, të cilat prodhojnë burime shumë realiste të dritës artificiale, afër dritës së diellit, të cilat ofrojnë riprodhim të mirë të ngjyrave kur shkrepni në një aparat televiziv.

Izotopet e skandiumit

Izotopi radioaktiv Sc-46 (gjysma e jetës 83,83 ditë) përdoret si një "etiketë" në industrinë e përpunimit të naftës, për të kontrolluar proceset metalurgjike dhe për të trajtuar tumoret kanceroze. Izotopi i skandiumit-47 (gjysma e jetës 3,35 ditë) është një nga burimet më të mira të positroneve.

Energjia bërthamore

Në industrinë bërthamore, hidridi i skandiumit dhe deuteridi përdoren me sukses - një moderator i shkëlqyer i neutronit dhe një objektiv (përforcues) në gjeneratorët e fuqishëm dhe kompakt të neutronit. Diboridi i skandiumit (pika e shkrirjes 2250 °C) përdoret si përbërës i lidhjeve rezistente ndaj nxehtësisë, si dhe si material për katoda të pajisjeve elektronike. Në industrinë bërthamore, berilidi i skandiumit përdoret si reflektor neutron, dhe në veçanti ky material, si dhe berilidi i ittriumit, është propozuar si reflektor neutron në ndërtimin e një bombe atomike.

Bar

Oksidi i skandiumit mund të luajë një rol të rëndësishëm në mjekësi (proteza me cilësi të lartë).

Materialet lazer

Superpërçueshmëri në temperaturë të lartë, prodhim i materialeve lazer (HSHG). Garneti galium-skandium-gadolinium, i dopuar me jonet e kromit dhe neodymiumit, bëri të mundur marrjen e efikasitetit 4.5% dhe regjistrimin e parametrave në mënyrën e frekuencës së gjenerimit të pulseve ultrashkurtër, gjë që jep parakushte shumë optimiste për krijimin e sistemeve lazer super të fuqishëm për marrjen termonukleare. mikroshpërthimet tashmë të bazuara në deuterium të pastër ( shkrirje inerciale) në të ardhmen shumë të afërt. Kështu, për shembull, pritet që në vitet e ardhshme, materialet lazer të bazuara në HSHG dhe boratet e skandiumit të marrin një rol udhëheqës në zhvillimin dhe pajisjen e sistemeve me laser të mbrojtjes aktive për avionët dhe helikopterët në vendet e zhvilluara, dhe paralelisht me këtë. , zhvillimi i inxhinierisë së energjisë termonukleare në shkallë të gjerë duke përdorur helium-3 (të minuar në Hënë), në përzierjet me helium-3, tashmë është marrë një mikroshpërthim termonuklear lazer.

Prodhimi i baterive diellore

Oksidi i skandiumit në një aliazh me oksid holmiumi përdoret në prodhimin e fotokonvertuesve me bazë silikoni si veshje. Kjo veshje ka një zonë të gjerë transparence (400-930 nm), dhe zvogëlon koeficientin e reflektimit spektral të dritës nga silikoni në 1-4%, dhe kur aplikohet në një fotocelë të tillë të modifikuar, rryma e qarkut të shkurtër rritet me 35-70%. e cila nga ana tjetër lejon rritjen e fuqisë dalëse të fotokonvertuesve me 1.4 herë.

Gjeneratorë MHD

Skandium kromit përdoret si një nga materialet më të mira dhe më të qëndrueshme për prodhimin e elektrodave për gjeneratorët MHD; kromi i paraoksiduar i shtohet masës kryesore qeramike dhe sinterohet, gjë që i jep materialit forcë të shtuar dhe përçueshmëri elektrike. Së bashku me dioksidin e zirkonit si një material elektrodë për gjeneratorët MHD, kromiti i skandiumit ka një rezistencë më të lartë ndaj erozionit nga komponimet e ceziumit (përdoret si një aditiv për formimin e plazmës).

Pasqyra me rreze X

Skandiumi përdoret gjerësisht për prodhimin e pasqyrave me rreze X me shumë shtresa (përbërjet: skandium-tungsten, skandium-krom, skandium-molibden). Teluridi i skandiumit është një material shumë premtues për prodhimin e termoelementeve (emf termik i lartë, 255 μV/K, densitet i ulët dhe forcë e lartë).

Materialet zjarrduruese

Vitet e fundit, lidhjet zjarrduruese (përbërjet ndërmetalike) të skandiumit me renium (pika e shkrirjes deri në 2575 ° C), rutenium (pika e shkrirjes deri në 1840 ° C), hekur (pika e shkrirjes deri në 1600 ° C), (rezistenca ndaj nxehtësisë, dendësia mesatare, etj. Oksidi i skandiumit luan një rol të rëndësishëm si një material zjarrdurues për qëllime të veçanta (pika e shkrirjes 2450 ° C) në prodhimin e grykave të derdhjes së çelikut për derdhjen e çeliqeve me aliazh të lartë; oksidi i skandiumit i kalon të gjitha materialet e njohura dhe të përdorura në terma të qëndrueshmërisë në rrjedhën e një metali të lëngshëm (për shembull, oksidi më i qëndrueshëm i ittriumit është 8.5 herë më i ulët se oksidi i skandiumit) dhe mund të thuhet se është i domosdoshëm në këtë fushë. Përdorimi i tij i gjerë pengohet vetëm nga një çmim shumë i lartë dhe deri diku një zgjidhje alternative në këtë fushë është përdorimi i skandaleve të itrit të përforcuar me mustaqe të oksidit të aluminit për të rritur forcën, si dhe përdorimi i tantalatit të skandiumit.

Prodhimi i zirkonit

Oksidi i skandiumit luan një rol të rëndësishëm në prodhimin e zirkonit kub, ku është stabilizuesi më i mirë. Një sasi e caktuar skandiumi përdoret për të lidhur lidhjet rezistente ndaj nxehtësisë të nikelit me krom dhe hekur (nikrom dhe fechral) për të rritur në mënyrë dramatike jetëgjatësinë kur përdoret si mbështjellje ngrohëse për furrat e rezistencës.

Fosforet

Borati i skandiumit, si dhe borati i ittriumit, përdoret në industrinë radio-elektronike si matricë për fosforet.

Letërsia

http://en.wikipedia.org/wiki

http://www.chem100.ru/index.htm

Për të mbrojtur abstraktin

Skandiumi është një element i një nëngrupi dytësor të grupit të tretë, periudha e katërt e sistemit periodik të elementeve kimike. I. Mendeleev, me numër atomik 21 dhe masë atomike 44,9559, shënohet me simbolin Sc (lat. Skandiumi). Substanca e thjeshtë skandium (numri CAS: 7440-20-2) është një metal i lehtë argjendi me një nuancë karakteristike të verdhë që shfaqet kur metali bie në kontakt me ajrin.

Njihet një izotop natyror i qëndrueshëm 45 Sc. Nga izotopet radioaktive artificiale, më i rëndësishmi është 46 Sc me gjysmë jetëgjatësi prej 84 ditësh.

Skandiumi u parashikua nga D. I. Mendeleev në 1870 dhe u izolua në 1879 nga L. F. Nilson nga mineralet gadolinite dhe euksenite të gjetura në Skandinavi (lat. Scandia), prandaj emri i elementit.

Skandiumi është një paramagnetik i dobët, ndjeshmëria e tij magnetike atomike është 236 10 -6 (20 °C). Skandiumi është një metal i butë, në gjendjen e tij të pastër mund të përpunohet lehtësisht - i falsifikuar, i mbështjellë, i stampuar.

Sc është elementi i parë kalimtar me një elektron 3d; konfigurimi i elektroneve të jashtme të atomit është 3d 1 4s 2 . Në sjelljen kimike, është i ngjashëm me elementët e tjerë të tranzicionit në gjendjen e oksidimit +3 (për shembull, Ti 3+, Fe 3+, Mn 3+), elementët e nëngrupit Al, Be, si dhe elementët e nëngrupit të ytrit. , me të cilat nganjëherë përmendet si elemente të rralla të tokës.

Në ajër, ajo është e mbuluar me një film mbrojtës oksidi deri në 600Å të trashë, oksidimi i dukshëm fillon në 250 °C. Kur bashkëveproni me hidrogjenin (450 ° C), formohet hidridi ScH 2, me azot (600-800 ° C) - nitrid ScN, me halogjene (400-600 ° C) - komponime të llojit SсCl 3.

Skandiumi gjithashtu reagon me borin dhe silicin në temperatura mbi 1000 °C.

Në ujë, komponimet e Skandiumit hidrolizohen dukshëm për të formuar kripëra bazë. Jonet Sc 3+ janë të prirur për polimerizim, formimi i joneve komplekse të llojeve të ndryshme, përbërja e të cilave varet nga natyra e anionit dhe pH e mediumit. Kripërat bazë në tretësirë shndërrohen lehtësisht në hidroksid amorf.

Metali tretet lehtësisht në acidet klorhidrik, nitrik dhe sulfurik (me një ulje të përqendrimit të acidit, shkalla e tretjes së Skandiumit bie ndjeshëm dhe nuk reagon me tretësira 0.001 N).

Tretësirat e holluara të NaOH (10%) dhe një përzierje e HNO 3 të përqendruar dhe HF (1:1) praktikisht nuk ndikojnë në Skandium.

Dy minerale vendase të Skandiumit janë të njohur: tortveititi (Sc, Y) 2 Si 2 O 7 (Sc2O3 deri në 53.5%) dhe sterrettiti Sc 2H 2 O (Sc 2 O 3 deri në 39.2%), por ato janë jashtëzakonisht të rralla.

Skandiumi është një element tipik gjurmë dhe një migrues i dobët dhe gjendet në shumë minerale.

Gjatë formimit të shkëmbinjve magmatikë dhe derivateve të tyre venë, skandiumi në masën e tij kryesore shpërndahet kryesisht në mineralet me ngjyrë të errët të shkëmbinjve magmatikë dhe është pak i përqendruar në minerale individuale të formacioneve postmagmatike.

Meqenëse, në shkëmbinj, përmbajtja e skandiumit është e ndryshme, dhe për faktin se vetitë e skandiumit janë afër Mg, Al, Ca, Mn 2 +, Fe 2 +, TR, Hf, Th, U, Zr, atëherë masa e saj kryesore e shpërndarë në minerale që përmbajnë këto elemente.

Skandiumi është një element litofil i shpërndarë (një element shkëmbinjsh), prandaj, për teknologjinë e nxjerrjes së këtij elementi, është e rëndësishme të nxirret plotësisht nga mineralet e përpunuara dhe me zhvillimin e metalurgjisë së xeheve me skadium, prodhimi i tij vjetor do të rrit.

Skandiumi, kryesisht në formën e oksideve, nxirret gjatë rrugës gjatë përpunimit hidro- dhe pirometalurgjik të mineraleve të tungstenit, kallajit, titanit, uraniumit dhe boksiteve.

Skandiumi mund të quhet me siguri një metal i shekullit të 21-të dhe mund të parashikohet një rritje e mprehtë e prodhimit të tij, rritjes së çmimeve dhe kërkesës për shkak të përpunimit të një sasie të madhe qymyri (veçanërisht përpunimi i qymyrit rus) në karburant të lëngshëm.

Oksidi i skandiumit përdoret për prodhimin e ferriteve për elementët e memories së kompjuterëve me shpejtësi të lartë. Radioaktiv 46 Sc përdoret në analizën e aktivizimit të neutronit dhe në mjekësi. Lidhjet e skandiumit, të cilat kanë një densitet të ulët dhe pikë shkrirjeje të lartë, janë premtuese si materiale strukturore në ndërtimin e raketave dhe avionëve, dhe një numër i përbërjeve të skandiumit mund të përdoren në prodhimin e fosforeve, katodeve okside, në industrinë e qelqit dhe qeramikës, në industria kimike (si katalizatorë) dhe në fusha të tjera.

AGJENCIA FEDERALE PËR ARSIM TË FEDERATISË RUSE

UNIVERSITETI SHTETËROR TEKNIK I MOSKËS "MAMI"

TEST

ne disiplinen "KIMI"

me temën: "Elementi kimik - Skandium"

Përgatitur nga një student

4 EF 2 Tarasov S.V.

Këshilltar shkencor:

Patrusheva O.A.

MOSKË 2010

Historia e Scandium dhe origjina e emrit të tij

Vetitë fizike të Skandiumit

· Vetitë kimike të skandiumit

Burimet botërore Scandium

Shpërndarja e skandiumit në natyrë

Marrja dhe prodhimi i Scandium

Përdorimi i skandiumit

Metalurgji

aliazhet e skandiumit

Materiale super të forta

Mikroelektronika

· Burimet e dritës

Izotopet e skandiumit

· Energjia bërthamore

· Bar

· Materiale lazer

Prodhimi i paneleve diellore

Gjeneratorë MHD

pasqyra me rreze x

Materialet zjarrduruese

Prodhimi i zirkonisë kub

Fosforet

Letërsia

Histori Scandia dhe origjina e emrit të saj

Njihet një izotop natyror i qëndrueshëm 45 Sc. Nga izotopet radioaktive artificiale, më i rëndësishmi është 46 Sc me gjysmë jetëgjatësi prej 84 ditësh.

Skandiumi u parashikua nga D. I. Mendeleev në 1870 dhe u izolua në 1879 nga L. F. Nilson nga mineralet gadolinite dhe euksenite të gjetura në Skandinavi (lat. Scandia), prandaj emri i elementit.

Skandiumi gjithashtu reagon me borin dhe silicin në temperatura mbi 1000 °C.

Përhapja e Skandiumit në natyrë

Skandiumi është një element tipik gjurmë dhe një migrues i dobët dhe gjendet në shumë minerale.

Aplikimi Scandium

Skandiumi është një element monoizotopik dhe përbëhet nga 100% atome skandium-45.

Metalurgji

Pamja e një lënde të thjeshtë Vetitë e atomit Emri, simboli, numri Scandium / Scandium (Sc), 21 Masa atomike
(masa molare) 44,955912 (6) a. e. m. (/mol) Konfigurimi elektronik 3d 1 4s 2 Rrezja e atomit ora 162 pasdite Vetitë kimike rreze kovalente ora 144 pasdite Rrezja e joneve (+3e) 72.3 pasdite Elektronegativiteti 1,36 (shkalla Pauling) Potenciali i elektrodës 0 Gjendjet e oksidimit 3 Energjia e jonizimit
(elektroni i parë) 630.8 (6.54) kJ/mol (eV) Vetitë termodinamike të një lënde të thjeshtë Dendësia (në n.a.) 2,99 g/cm³ Temperatura e shkrirjes 1 814 Temperatura e vlimit 3 110 Oud. nxehtësia e shkrirjes 15,8 kJ/mol Oud. nxehtësia e avullimit 332,7 kJ/mol Kapaciteti molar i nxehtësisë 25,51 J/(K mol) Vëllimi molar 15,0 cm³/mol Rrjeta kristalore e një lënde të thjeshtë Struktura e rrjetës gjashtëkëndor (α-Sc) Parametrat e rrjetës a=3,309 c=5,268 (α-Sc) Qëndrimi c/a 1,592 Karakteristika të tjera Përçueshmëri termike (300 K) 15,8 W/(m K) Numri CAS 7440-20-2

Të qenit në natyrë

Gjeokimi dhe mineralogji

Përmbajtja mesatare e skandiumit në koren e tokës është 10 g/t. Ytriumi, lantanumi dhe lantanidet janë të afërta në vetitë kimike dhe fizike me skandiumin. Në të gjitha përbërjet natyrore, skandiumi, si dhe analogët e tij alumini, ittriumi, lantanumi, shfaqin një valencë pozitive të barabartë me tre, prandaj nuk merr pjesë në proceset redoks. Skandiumi është një element gjurmë dhe gjendet në shumë minerale. Janë 2 minerale të njohura të skadiumit: tortveititi (Sc, Y) 2 Si 2 O 7 (Sc 2 O 3 deri në 53.5%) dhe sterretiti (colbeckite Sc 2H 2 O (Sc 2 O 3 deri në 39.2%). gjenden në rreth 100 minerale.

Për shkak të faktit se vetitë e skandiumit janë afër , , , 2+ , 2+ , TR (elemente të rralla tokësore), , , , , masa e tij kryesore shpërndahet në mineralet që përmbajnë këta elementë. Ekziston një zëvendësim izovalent i skandiumit për elementët e grupit TR, veçanërisht në mineralet në thelb të ittriumit (ksenotima, shoqata Sc-Y në tortveitit dhe zëvendësimi i Al në beril). Zëvendësimi heterovalent i Fe 2+ dhe i magnezit në piroksenet, amfibolat, olivinën, biotitin nga skandiumi është zhvilluar gjerësisht në shkëmbinjtë bazë dhe ultrabazikë dhe zëvendësimi i zirkonit është në fazat e fundit të procesit magmatik dhe te pegmatitet.

Mineralet kryesore bartëse të skandiumit: fluorit (deri në 1% Sc 2 O 3), kasitrit (0,005-0,2%), wolframite (0-0,4%), ilmenorutil (0,0015-0,3%), torianit (0,46% Sc 2 O 3). ), samarskite (0,45%), wiikit (1,17%), ksenotim (0,0015-1,5%), beril (0,2%), bazzite (skandium beril, 3-14,44%). Gjatë formimit të shkëmbinjve magmatikë dhe derivateve të tyre venë, skandiumi në masën e tij kryesore shpërndahet kryesisht në mineralet me ngjyrë të errët të shkëmbinjve magmatikë dhe është pak i përqendruar në minerale individuale të formacioneve postmagmatike. Përqendrimet më të larta (30 g/t Sc 2 O 3) të skandiumit shoqërohen me shkëmbinj ultramafik dhe bazë, në të cilët rolin kryesor e luajnë mineralet hekur-magneziane (pirokseni, amfibola dhe biotiti). Në shkëmbinjtë me përbërje mesatare, përmbajtja mesatare e Sc 2 O 3 është 10 g / t, në shkëmbinj acid - 2 g / t. Këtu, skandiumi shpërndahet gjithashtu në mineralet mafike (hornblende, biotite) dhe vendoset në muskovit, zirkon dhe sfenë. Përqendrimi në ujin e detit është 0.00004 mg/l.

Vendi i lindjes

Depozitat më të rëndësishme të tortveititit (minerali më i pasur me skadium) ndodhen në Madagaskar dhe Norvegji.

Histori

Vetitë fizike

Vetitë kimike

Vetitë kimike të skandiumit janë të ngjashme me ato të aluminit. Në shumicën e komponimeve, skandiumi shfaq një gjendje oksidimi prej +3. Një metal kompakt në ajër është i mbuluar nga sipërfaqja me një film oksid. Kur nxehet në nxehtësi të kuqe, ai reagon me fluorin, oksigjenin, azotin, karbonin, fosforin. Në temperaturën e dhomës, ai reagon me klorin, bromin dhe jodin. Reagon me acide të forta të holluara; acide oksiduese të përqendruara dhe HF pasivizohet. Reagon me tretësirat e koncentruara të alkaleve.

Joni Sc 3+ është i pangjyrë, diamagnetik, numri i koordinimit në tretësirat ujore është 6. Si në rastin e aluminit, hidroksidi i skandiumit është amfoterik dhe tretet si në tepricë të acideve ashtu edhe në një tepricë të alkaleve; nuk reagon me tretësirën e holluar të amoniakut. Kloruri, bromi, jodi dhe sulfati i skandiumit janë shumë të tretshëm në ujë, tretësira ka një reaksion acid për shkak të hidrolizës së pjesshme, ndërsa hidratimi i kripërave anhidër shoqërohet me çlirim të shpejtë të nxehtësisë. Fluori dhe fosfati i skandiumit janë të patretshëm në ujë, por fluori do të tretet në prani të një tepricë të joneve të fluorit për të formuar ScF 6 3- . Karbidi, nitridi, fosfidi, sulfidi dhe karbonati i skandiumit hidrolizohen plotësisht nga uji. Përbërjet organike të skandiumit janë termikisht relativisht të qëndrueshme, por reagojnë dhunshëm me ujin dhe ajrin. Ato ndërtohen kryesisht me lidhje Sc-C σ dhe përfaqësohen nga derivate alkil dhe ciklopentadienide polimerike.

Komponimet me gjendjen më të ulët të oksidimit të skandiumit (+2, +1, 0) janë gjithashtu të njohura. Një nga më të thjeshtat është CsScCl 3 blu e errët. Lidhjet midis atomeve të skandiumit përfaqësohen në këtë substancë. SkH monohidridi i skandiumit u vëzhgua në mënyrë spektroskopike në temperatura të larta në fazën e gazit. Gjithashtu, gjendjet më të ulëta të oksidimit të skandiumit u gjetën në përbërjet organometrike. .

Faturë

Duhet të theksohen burimet e rëndësishme të skandiumit në hirin e qymyrit dhe problemi i zhvillimit të një teknologjie për nxjerrjen e skandiumit gjatë përpunimit të qymyrit për lëndë djegëse të lëngshme artificiale.

Burimet botërore të skadiumit

Boksitet - 71 milion ton përpunim në vit, përmbajnë skandium shoqërues në sasinë 710-1420 tonë;
Xeherorët e uraniumit - 50 milion ton në vit, skandiumi i shoqëruar 50-500 ton në vit;
Ilmenitet - 2 milion ton në vit, skandium i lidhur 20-40 ton në vit;
Wolframites - skandium i lidhur rreth 30-70 ton në vit;
Kasiterit - 200 mijë ton në vit, skandium i shoqëruar 20-25 ton në vit;
Zirkone - 100 mijë ton në vit, skandium i lidhur 5-12 ton në vit.

Skandiumi është i pranishëm në qymyrin dhe për nxjerrjen e tij është e mundur të përpunohen skorjet e shkritores së hekurit në furrën e shpërthimit, e cila ka filluar vitet e fundit në një numër vendesh të zhvilluara.

Prodhimi dhe konsumi i skadiumit

Materialet lazer

Skandiumi përdoret në pajisjet e superpërçueshmërisë me temperaturë të lartë, prodhimin e materialeve lazer (SHGG). Garneti galium-skandium-gadolinium (GSHG), i dopuar me jonet e kromit dhe neodymiumit, bëri të mundur marrjen e efikasitetit 4,5% dhe parametrat e regjistrimit në mënyrën e frekuencës së gjenerimit të pulseve ultrashkurtër, gjë që krijon parakushte shumë optimiste për krijimin e sistemeve lazer super të fuqishme. për prodhimin e mikroshpërthimeve termonukleare tashmë të bazuara në deuterium të pastër (bashkim inercial) në të ardhmen shumë të afërt. Kështu, për shembull, pritet [ nga kush?] që në 10-13 vitet e ardhshme, materialet laserike të bazuara në HSHG dhe boratet e skandiumit do të marrin një rol udhëheqës në zhvillimin dhe pajisjen e sistemeve me lazer të mbrojtjes aktive për avionët dhe helikopterët në vendet e zhvilluara, dhe paralelisht me këtë, zhvillimin e energji termonukleare në shkallë të gjerë me përfshirjen e helium-3, në përzierjet me helium-3, tashmë është marrë një mikroshpërthim termonuklear lazer.

Prodhimi i baterive diellore

Oksidi i skandiumit në një aliazh me oksid holmiumi përdoret në prodhimin e fotokonvertuesve me bazë silikoni si veshje. Kjo veshje ka një zonë të gjerë transparence (400-930 nm), dhe zvogëlon koeficientin e reflektimit spektral të dritës nga silikoni në 1-4%, dhe kur aplikohet në një fotocelë të tillë të modifikuar, rryma e qarkut të shkurtër rritet me 35-70%. e cila, nga ana tjetër, ju lejon të rritni fuqinë dalëse të fotokonvertuesve me 1.4 herë.

Gjeneratorë MHD

Pasqyra me rreze X

Materialet zjarrduruese

Oksidi i skandiumit (pika e shkrirjes 2450 °C) luan një rol të rëndësishëm si një material zjarrdurues për qëllime të veçanta në prodhimin e grykave të derdhjes së çelikut për derdhjen e çeliqeve me aliazh të lartë; për sa i përket qëndrueshmërisë në një rrjedhje metali të lëngshëm, oksidi i skandiumit tejkalon gjithçka të njohur. dhe materialet e përdorura (për shembull, oksidi më i qëndrueshëm i ittriumit inferior ndaj oksidit të skandiumit me 8.5 herë) dhe në këtë fushë, mund të thuhet, i pazëvendësueshëm. Përdorimi i tij i përhapur pengohet vetëm nga një çmim shumë i lartë dhe në një farë mase një zgjidhje alternative në këtë fushë është përdorimi i skandaleve të itrit të përforcuar me mustaqe të oksidit të aluminit për të rritur forcën), si dhe përdorimi i tantalatit të skandiumit.

Artikulli i mëparshëm: Sa është shpejtësia e dritës Artikulli vijues: Karakteristikat e elementit të karbonit dhe vetitë kimike