鈧(kang),英文名scandium,元素符號是Sc,原子序數(shù)是21,是一種柔軟、銀白色的過渡金屬,熔點1541℃,沸點2831℃。易溶于水,可與熱水作用,在空氣中容易變暗,主要化合價為+3價。常跟釓、鉺等混
合存在,產(chǎn)量很少,在地殼中的含量約為0.0005%。鈧常用來制特種玻璃、輕質(zhì)耐高溫合金。
鈧的發(fā)現(xiàn)歷程就發(fā)現(xiàn)而言,鈧比他在元素周期表上面的左鄰右舍都要晚,即使在稀土里面,鈧的發(fā)現(xiàn)也不是較早的,其發(fā)現(xiàn)較晚的原因很簡單,含量低,鈧在地殼里的含量只有 ,也就相當(dāng)于每一噸地殼物質(zhì)里面有5克,比其他輕元素相比要低不少。另外呢,稀土元素分離非常困難,這樣一來,想從混生的礦藏中找到鈧,其實并不容易。不過雖然一直沒被發(fā)現(xiàn),這個元素的存在卻已經(jīng)有人作出過預(yù)言。在門捷列夫1869年給出的第一版元素周期表中,就赫然在鈣的后面留有一個原子量45的空位。后來門捷列夫?qū)⑩}之后的元素暫時命名為類硼(Eka-Boron),并給出了這個元素的一些物理化學(xué)性質(zhì)。
鈧的相關(guān)人物門捷列夫 (1834-1907)預(yù)言了鈧的存在。
尼爾森 (L.F.Nilson,1840~1899)和克利夫(P.T.Cleve,1840~1905)發(fā)現(xiàn)了鈧。
鈧的化合物鈧被空氣氧化時略帶淺黃色或粉紅色,容易風(fēng)化并在大多數(shù)稀酸中緩慢溶解。但是在強酸中表面易形成一個不滲透的鈍化層,因此它不與硝酸(HNO3)和氫氟酸(HF)1:1混合物反應(yīng)。
鈧土Sc2O3,其比重3.86,堿性強于氧化鋁,弱于氧化釔和氧化鎂,與氯化銨不反應(yīng)。
鹽類無色,與氫氧化鉀和碳酸鈉形成膠體沉淀,各種鹽類均難以完好結(jié)晶。鈧鹽無色,與氫氧化鉀和碳酸鈉形成膠體沉淀,硫酸鹽極難結(jié)晶。
碳酸鹽不溶于水,可能形成堿式碳酸鹽沉淀。碳酸鈧不溶于水,并容易脫掉二氧化碳。
硫酸復(fù)鹽可能不形成礬。 鈧的硫酸復(fù)鹽不成礬。
無水氯化物ScCl3揮發(fā)性低于氯化鋁,比氯化鎂更容易水解。 ScCl3升華溫度850℃,AlCl3則為100℃,在水溶液中水解
鈧對人體的危害鈧單質(zhì)被認為是無毒。鈧化合物的動物試驗已經(jīng)完成,氯化鈧的半數(shù)致死量已被確定為4毫克/公斤腹腔和755毫克/千克口服給藥。從這些結(jié)果看來鈧化合物應(yīng)處理為中度毒性化合物。
鈧的基本性質(zhì)
鈧(舊譯作鉰、鏮),英文名稱scandium,元素符號Sc,是稀土元素之一,為銀白色金屬,質(zhì)較軟;熔點1541°C,沸點2831°C,密度2.989克/厘米3。...[查看全部]
熔點:1814 K(1541 °C)
沸點:3103 K(2830 °C)
性狀:一種柔軟、銀白色的金屬
汽化熱:314.2 kJ/mol
熔化熱:14.1 kJ/mol
蒸汽壓:22.1 Pa(1812K)
聲速:無數(shù)據(jù)(293.15K)
電負性:1.36(鮑林標度)
比熱容:568 J/(kg·K)
電導(dǎo)率: Ω [1]
熱導(dǎo)率:15.8 W/(m·K)
元素名稱:鈧
英文名:Scandium
元素符號:Sc
原子序數(shù):21
元素系類:過渡金屬
CAS號:7440-20-2
相對原子質(zhì)量:44.955912(6)
原子半徑:160(184)pm
共價半徑:144pm
價電子排布:
電子在每能級的排布:2,8,9,2
常見化合價:+3(弱堿性)
晶體結(jié)構(gòu):六方密排晶格
在被發(fā)現(xiàn)后相當(dāng)長一段時間里,因為難于制得,鈧的用途一直沒有表現(xiàn)出來。隨著對稀土元素分離方法的日益改進,如今用于提純鈧的化合物,已經(jīng)有了相當(dāng)成熟的工藝流程。因為鈧比起釔和鑭系元素來,氫氧化物的堿性是最弱的,所以包含了鈧的稀土元素混生礦,經(jīng)過處理轉(zhuǎn)入溶液后用氨處理時,氫氧化鈧將首先析出,故應(yīng)用"分級沉淀"法可比較容易地把它從稀土元素中分離出來。另一種方法是利用硝酸鹽的“分級分解”進行分離,由于硝酸鈧最容易分解,可以達到分離出鈧的目的。另外,在鈾、釷、鎢、錫等礦藏中綜合回收伴生的鈧也是鈧的重要來源之一。
獲得了純凈的鈧的化合物之后,將其轉(zhuǎn)化為ScCl3,與KCl、LiCl共熔,用熔融的鋅作為陰極進行電解,使鈧就會在鋅極上析出,然后將鋅蒸去可以得到金屬鈧。
鈧是一種輕質(zhì)的銀白色金屬,化學(xué)性質(zhì)也非常活潑,可以和熱水反應(yīng)生成氫氣。所以圖片中大家看到的金屬鈧被密封在瓶子里,用氬氣加以保護,否則鈧會很快生成一個暗黃色或者灰色的氧化層,失去那種閃亮的金屬光澤。
產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)發(fā)布的《2015-2020年中國鈧金屬市場現(xiàn)狀評估及發(fā)展趨勢報告》顯示,根據(jù)統(tǒng)計,目前全球鈧礦市場需求總量較為穩(wěn)定,產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域相對集中,鈧礦產(chǎn)業(yè)除了拓展已有的電光源材料、激光材料和Al-Sc 合金等的用量外,更要加強對高新材料、軍工材料和民用材料等方面創(chuàng)新研究,以更快獲得新成果并轉(zhuǎn)化為工業(yè)應(yīng)用的生產(chǎn)力,才能更有效地迅速擴大產(chǎn)品使用量。如對Al-Sc 合金新組成和新配方的研制,加快新型合金系列的研究及在航空、船舶、汽車工業(yè)的新應(yīng)用。同時,對于鈧在核能、電子和超導(dǎo)等領(lǐng)域的應(yīng)用研究也要加快進行。
資料來源:USGS 《Mineral Commodity Summaries 2015》
1、澳大利亞發(fā)現(xiàn)世界最大的鈧礦
北昆士蘭的一家礦業(yè)公司發(fā)現(xiàn)世界最大的稀土鈧礦。該礦位于湯斯唯爾市外的一個原有的鎳礦內(nèi)。
擁有該礦的公司稱,該礦的質(zhì)量和純度非常高。他說,“鈧元素也許能在多數(shù)巖石中發(fā)現(xiàn),但含量一般是15ppm,我們發(fā)現(xiàn)的礦中鈧元素含量是普通的一千倍。全世界這樣的資源有三個,我們擁有兩個。”鈧主要用于固體氧化物燃料電池。稀土在燃料電池、計算機和移動電話等領(lǐng)域有很大的需求。
2、美國鈧礦對外依存度高達100%
照明行業(yè)
比較有趣的是,鈧的用途(作為主要工作物質(zhì),而不是用于摻雜的)都集中在很光明的方向,稱他為光明之子也不為過。
鈧的第一件法寶叫做鈧鈉燈,可以用來給千家萬戶帶來光明。這是一種金屬鹵化物電光源:在燈泡中充入碘化鈉和碘化鈧,同時加入鈧和鈉箔,在高壓放電時,鈧離子和鈉離子分別發(fā)出他們的特征發(fā)射波長的光,鈉的譜線為589.0和589.6nm兩條著名的黃色光線,而鈧的譜線為361.3~424.7nm的一系列近紫外和藍色光發(fā)射,因為互為補色,產(chǎn)生的總體光色就是白色光。正是由于鈧鈉燈具有發(fā)光效率高、光色好、節(jié)電、使用壽命長和破霧能力強等特點,使其可廣泛用于電視攝像和廣場、體育館、馬路照明, 被稱為第三代光源。在中國這種燈還是作為新技術(shù)被逐漸推廣的,而在一些發(fā)達國家,這種燈早在80年代初就被廣泛使用了。
鈧的第二件法寶是太陽能光電池,可以將撒落地面的光明收集起來,變成推動人類社會的電力。在金屬-絕緣體-半導(dǎo)體硅光電池和太陽能電池中,鈧是最好的阻擋金屬。
他的第三件法寶叫做γ射線源,這個法寶自己就能大放光明,不過這種光亮我們?nèi)庋劢邮詹坏?,是高能的光子流。我們平常從礦物中提煉出來的是45Sc,這是鈧的唯一一種天然同位素,每一個45Sc的原子核中有21個質(zhì)子和24個中子。倘若我們像把猴子放到太上老君的煉丹爐中煉上七七四十九天一樣將鈧放在核反應(yīng)堆中,讓他吸收中子輻射,原子核中多一個中子的46Sc就誕生了。46Sc這種人工放射性同位素可以當(dāng)作γ射線源或者示蹤原子,還可以用來對惡性腫瘤進行放射治療。還有像釔鎵鈧石榴石激光器,氟化鈧玻璃紅外光導(dǎo)纖維,電視機上鈧涂層的陰極射線管之類的用途簡直不知凡幾,看來鈧生來就和光明有緣呢。
合金工業(yè)
單質(zhì)形式的鈧,已經(jīng)被大量應(yīng)用于鋁合金的摻雜。在鋁中只要加入千分之幾的鈧就會生成Al3Sc新相,對鋁合金起變質(zhì)作用,使合金的結(jié)構(gòu)和
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