Sक्यान्डियमतत्व प्रतीक Sc र परमाणु संख्या २१ भएको, पानीमा सजिलै घुलनशील हुन्छ, तातो पानीसँग अन्तरक्रिया गर्न सक्छ, र हावामा सजिलै गाढा हुन्छ। यसको मुख्य भ्यालेन्स +३ हो। यो प्रायः ग्याडोलिनियम, एर्बियम र अन्य तत्वहरूसँग मिसाइन्छ, जसको उत्पादन कम हुन्छ र क्रस्टमा लगभग ०.०००५% सामग्री हुन्छ। स्क्यान्डियम प्रायः विशेष गिलास र हल्का तौल उच्च-तापमान मिश्र धातुहरू बनाउन प्रयोग गरिन्छ।
हाल, विश्वमा स्क्यान्डियमको प्रमाणित भण्डार केवल २० लाख टन छ, जसमध्ये ९० ~ ९५% बक्साइट, फस्फोराइट र फलामको टाइटेनियम अयस्कमा निहित छ, र युरेनियम, थोरियम, टंगस्टन र दुर्लभ पृथ्वी अयस्कमा सानो भाग छ, जुन मुख्यतया रूस, चीन, ताजिकिस्तान, माडागास्कर, नर्वे र अन्य देशहरूमा वितरित छ। चीन स्क्यान्डियम स्रोतहरूमा धेरै धनी छ, स्क्यान्डियमसँग सम्बन्धित विशाल खनिज भण्डारहरू छन्। अपूर्ण तथ्याङ्क अनुसार, चीनमा स्क्यान्डियमको भण्डार लगभग ६००००० टन छ, जुन बक्साइट र फस्फोराइट निक्षेपहरू, दक्षिण चीनमा पोर्फरी र क्वार्ट्ज नस टंगस्टन निक्षेपहरू, दक्षिण चीनमा दुर्लभ पृथ्वी निक्षेपहरू, भित्री मंगोलियामा बायान ओबो दुर्लभ पृथ्वी फलाम अयस्क निक्षेपहरू, र सिचुआनमा पान्झिहुआ भ्यानेडियम टाइटेनियम म्याग्नेटाइट निक्षेपहरूमा निहित छन्।
स्क्यान्डियमको अभावका कारण स्क्यान्डियमको मूल्य पनि धेरै उच्च छ, र यसको चरम सीमामा, स्क्यान्डियमको मूल्य सुनको मूल्यभन्दा १० गुणा बढाइएको थियो। स्क्यान्डियमको मूल्य घटे पनि, यो अझै पनि सुनको मूल्यभन्दा चार गुणा बढी छ!
इतिहास पत्ता लगाउने
१८६९ मा, मेन्डेलिभले क्याल्सियम (४०) र टाइटेनियम (४८) बीचको परमाणु द्रव्यमानमा अन्तर देखे, र भविष्यवाणी गरे कि यहाँ एक अज्ञात मध्यवर्ती परमाणु द्रव्यमान तत्व पनि छ। उनले भविष्यवाणी गरे कि यसको अक्साइड X ₂ O Å हो। स्क्यान्डियम १८७९ मा स्वीडेनको उप्साला विश्वविद्यालयका लार्स फ्रेडरिक निल्सनले पत्ता लगाएका थिए। उनले यसलाई कालो दुर्लभ सुन खानीबाट निकाले, जुन एक जटिल अयस्क हो जसमा ८ प्रकारका धातु अक्साइडहरू हुन्छन्। उनले निकालेका छन्एर्बियम(III) अक्साइडकालो दुर्लभ सुनको अयस्कबाट, र प्राप्त गरिएकोयटरबियम(III) अक्साइडयस अक्साइडबाट, र त्यहाँ हल्का तत्वको अर्को अक्साइड छ, जसको स्पेक्ट्रमले देखाउँछ कि यो एक अज्ञात धातु हो। यो मेन्डेलिभ द्वारा भविष्यवाणी गरिएको धातु हो, जसको अक्साइड होस्क₂ओ₃स्क्यान्डियम धातु आफैंबाट उत्पादन गरिएको थियोस्क्यान्डियम क्लोराइड१९३७ मा इलेक्ट्रोलाइटिक पग्लने द्वारा।
मेन्डेलिभ
इलेक्ट्रोन कन्फिगरेसन
इलेक्ट्रोन कन्फिगरेसन: १s२ २s२ २p६ ३s२ ३p६ ४s२ ३d१
स्क्यान्डियम एक नरम, चाँदीको सेतो संक्रमणकालीन धातु हो जसको पग्लने बिन्दु १५४१ डिग्री सेल्सियस र उम्लने बिन्दु २८३१ डिग्री सेल्सियस हुन्छ।
यसको खोज पछि धेरै समयसम्म, उत्पादनमा कठिनाइको कारणले स्क्यान्डियमको प्रयोग प्रदर्शन गरिएको थिएन। दुर्लभ पृथ्वी तत्व पृथकीकरण विधिहरूको बढ्दो सुधारसँगै, अब स्क्यान्डियम यौगिकहरू शुद्धीकरणको लागि परिपक्व प्रक्रिया प्रवाह छ। स्क्यान्डियम यट्रियम र ल्यान्थानाइड भन्दा कम क्षारीय भएकोले, हाइड्रोक्साइड सबैभन्दा कमजोर छ, त्यसैले स्क्यान्डियम युक्त दुर्लभ पृथ्वी तत्व मिश्रित खनिजलाई "चरण वर्षा" विधिद्वारा दुर्लभ पृथ्वी तत्वबाट अलग गरिनेछ जब स्क्यान्डियम(III) हाइड्रोक्साइडलाई घोलमा स्थानान्तरण गरेपछि अमोनियासँग उपचार गरिन्छ। अर्को विधि नाइट्रेटको ध्रुवीय विघटन द्वारा स्क्यान्डियम नाइट्रेट अलग गर्नु हो। स्क्यान्डियम नाइट्रेट विघटन गर्न सबैभन्दा सजिलो भएकोले, स्क्यान्डियमलाई अलग गर्न सकिन्छ। थप रूपमा, युरेनियम, थोरियम, टंगस्टन, टिन र अन्य खनिज निक्षेपहरूबाट साथमा स्क्यान्डियमको व्यापक पुन: प्राप्ति पनि स्क्यान्डियमको एक महत्त्वपूर्ण स्रोत हो।
शुद्ध स्क्यान्डियम यौगिक प्राप्त गरेपछि, यसलाई ScCl Å मा रूपान्तरण गरिन्छ र KCl र LiCl सँग मिलेर पग्लिन्छ। पग्लिएको जिंकलाई इलेक्ट्रोलिसिसको लागि क्याथोडको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, जसले गर्दा स्क्यान्डियम जिंक इलेक्ट्रोडमा अवक्षेपण हुन्छ। त्यसपछि, धातु स्क्यान्डियम प्राप्त गर्न जिंकलाई वाष्पीकरण गरिन्छ। यो धेरै सक्रिय रासायनिक गुणहरू भएको हल्का चाँदीको सेतो धातु हो, जसले हाइड्रोजन ग्यास उत्पन्न गर्न तातो पानीसँग प्रतिक्रिया गर्न सक्छ। त्यसैले तपाईंले चित्रमा देख्नुभएको धातु स्क्यान्डियमलाई बोतलमा बन्द गरिएको छ र आर्गन ग्यासले सुरक्षित गरिएको छ, अन्यथा स्क्यान्डियमले चाँडै गाढा पहेंलो वा खैरो अक्साइड तह बनाउनेछ, यसको चम्किलो धातुको चमक गुमाउनेछ।
अनुप्रयोगहरू
प्रकाश उद्योग
स्क्यान्डियमको प्रयोग धेरै उज्यालो दिशाहरूमा केन्द्रित छ, र यसलाई प्रकाशको पुत्र भन्नु अतिरंजित हुनेछैन। स्क्यान्डियमको पहिलो जादुई हतियारलाई स्क्यान्डियम सोडियम बत्ती भनिन्छ, जुन हजारौं घरपरिवारमा प्रकाश ल्याउन प्रयोग गर्न सकिन्छ। यो धातुको हलाइड हो। विद्युतीय प्रकाश: बल्ब सोडियम आयोडाइड र स्क्यान्डियम ट्रायोडाइडले भरिएको हुन्छ, र स्क्यान्डियम र सोडियम पन्नी एकै समयमा थपिन्छन्। उच्च-भोल्टेज डिस्चार्जको समयमा, स्क्यान्डियम आयनहरू र सोडियम आयनहरूले क्रमशः तिनीहरूको विशेषता उत्सर्जन तरंगदैर्ध्यको प्रकाश उत्सर्जन गर्छन्। सोडियमको वर्णक्रमीय रेखाहरू ५८९.० र ५८९.६ एनएम हुन्, दुई प्रसिद्ध पहेंलो बत्तीहरू, जबकि स्क्यान्डियमको वर्णक्रमीय रेखाहरू ३६१.३~४२४.७ एनएम हुन्, नजिकको पराबैंगनी र नीलो प्रकाश उत्सर्जनको श्रृंखला। किनभने तिनीहरू एकअर्काको पूरक हुन्, उत्पादित समग्र प्रकाश रंग सेतो प्रकाश हो। स्क्यान्डियम सोडियम बत्तीहरूमा उच्च चम्किलो दक्षता, राम्रो प्रकाश रंग, बिजुली बचत, लामो सेवा जीवन, र बलियो कुहिरो तोड्ने क्षमता जस्ता विशेषताहरू भएकाले नै तिनीहरूलाई टेलिभिजन क्यामेरा, स्क्वायर, खेलकुद स्थल र सडक बत्तीको लागि व्यापक रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ, र तेस्रो पुस्ताको प्रकाश स्रोतको रूपमा चिनिन्छ। चीनमा, यस प्रकारको बत्तीलाई बिस्तारै नयाँ प्रविधिको रूपमा प्रचार गरिँदैछ, जबकि केही विकसित देशहरूमा, यस प्रकारको बत्तीलाई १९८० को दशकको सुरुवातदेखि नै व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्थ्यो।
स्क्यान्डियमको दोस्रो जादुई हतियार सौर्य फोटोभोल्टिक कोषहरू हुन्, जसले जमिनमा छरिएको प्रकाशलाई सङ्कलन गर्न र मानव समाजलाई चलाउन बिजुलीमा परिणत गर्न सक्छ। स्क्यान्डियम धातु इन्सुलेटर अर्धचालक सिलिकन सौर्य कोषहरू र सौर्य कोषहरूमा सबैभन्दा राम्रो अवरोध धातु हो।
यसको तेस्रो जादुई हतियारलाई γ किरण स्रोत भनिन्छ, यो जादुई हतियार आफैंमा चम्किलो रूपमा चम्कन सक्छ, तर यस प्रकारको प्रकाश नाङ्गो आँखाले प्राप्त गर्न सकिँदैन, यो उच्च-ऊर्जा फोटोन प्रवाह हो। हामी सामान्यतया खनिजहरूबाट 45Sc निकाल्छौं, जुन स्क्यान्डियमको एक मात्र प्राकृतिक आइसोटोप हो। प्रत्येक 45Sc न्यूक्लियसमा 21 प्रोटोन र 24 न्यूट्रोन हुन्छन्। 46Sc, एक कृत्रिम रेडियोधर्मी आइसोटोप, γ विकिरण स्रोत वा ट्रेसर परमाणुको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ जुन घातक ट्युमरको रेडियोथेरापीको लागि पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ। यट्रियम ग्यालियम स्क्यान्डियम गार्नेट लेजर जस्ता अनुप्रयोगहरू पनि छन्,स्क्यान्डियम फ्लोराइडटेलिभिजनमा गिलास इन्फ्रारेड अप्टिकल फाइबर, र स्क्यान्डियम लेपित क्याथोड रे ट्यूब। यस्तो देखिन्छ कि स्क्यान्डियम चमकको साथ जन्मिएको हो।
मिश्र धातु उद्योग
यसको मौलिक रूपमा स्क्यान्डियमलाई एल्युमिनियम मिश्र धातुहरूको डोपिङको लागि व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएको छ। जबसम्म केही हजारौं स्क्यान्डियम एल्युमिनियममा थपिन्छ, नयाँ Al3Sc चरण बन्नेछ, जसले एल्युमिनियम मिश्र धातुमा मेटामोर्फिज्म भूमिका खेल्नेछ र मिश्र धातुको संरचना र गुणहरूमा उल्लेखनीय परिवर्तन ल्याउनेछ। ०.२%~०.४% Sc (जुन घरमा भुटेको तरकारीहरू चलाउन नुन थप्ने अनुपातसँग मिल्दोजुल्दो छ, थोरै मात्र आवश्यक छ) थप्नाले मिश्र धातुको पुन: स्थापना तापमान १५०-२०० ℃ ले बढाउन सक्छ, र उच्च-तापमान शक्ति, संरचनात्मक स्थिरता, वेल्डिंग प्रदर्शन, र जंग प्रतिरोधमा उल्लेखनीय सुधार गर्न सक्छ। यसले उच्च तापक्रममा लामो समयसम्म काम गर्दा हुने सजिलै हुने भंगुर घटनाबाट पनि बच्न सक्छ। उच्च शक्ति र उच्च कठोरता भएको एल्युमिनियम मिश्र धातु, नयाँ उच्च-शक्तिको जंग-प्रतिरोधी वेल्डेबल एल्युमिनियम मिश्र धातु, नयाँ उच्च-तापमान एल्युमिनियम मिश्र धातु, उच्च-शक्तिको न्यूट्रोन विकिरण प्रतिरोधी एल्युमिनियम मिश्र धातु, आदि, एयरोस्पेस, उड्डयन, जहाज, आणविक रिएक्टर, हलुका सवारी साधन र उच्च-गति रेलहरूमा धेरै आकर्षक विकास सम्भावनाहरू छन्।
स्क्यान्डियम फलामको लागि पनि एक उत्कृष्ट परिमार्जक हो, र स्क्यान्डियमको थोरै मात्राले कास्ट आइरनको बल र कठोरतालाई उल्लेखनीय रूपमा सुधार गर्न सक्छ। यसको अतिरिक्त, स्क्यान्डियमलाई उच्च-तापमान टंगस्टन र क्रोमियम मिश्र धातुहरूको लागि एक additive को रूपमा पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ। अवश्य पनि, अरूको लागि विवाहको लुगा बनाउनुको अतिरिक्त, स्क्यान्डियमको उच्च पग्लने बिन्दु हुन्छ र यसको घनत्व एल्युमिनियम जस्तै हुन्छ, र स्क्यान्डियम टाइटेनियम मिश्र धातु र स्क्यान्डियम म्याग्नेसियम मिश्र धातु जस्ता उच्च पग्लने बिन्दु हल्का मिश्र धातुहरूमा पनि प्रयोग गरिन्छ। यद्यपि, यसको उच्च मूल्यको कारण, यो सामान्यतया अन्तरिक्ष शटल र रकेट जस्ता उच्च-अन्त उत्पादन उद्योगहरूमा मात्र प्रयोग गरिन्छ।
सिरेमिक सामग्री
स्क्यान्डियम, एकल पदार्थ, सामान्यतया मिश्र धातुहरूमा प्रयोग गरिन्छ, र यसको अक्साइडले सिरेमिक सामग्रीहरूमा समान रूपमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। ठोस अक्साइड इन्धन कोषहरूको लागि इलेक्ट्रोड सामग्रीको रूपमा प्रयोग गर्न सकिने टेट्रागोनल जिरकोनिया सिरेमिक सामग्रीको एक अद्वितीय गुण छ जहाँ वातावरणमा बढ्दो तापक्रम र अक्सिजन सांद्रतासँगै यस इलेक्ट्रोलाइटको चालकता बढ्छ। यद्यपि, यस सिरेमिक सामग्रीको क्रिस्टल संरचना आफैं स्थिर रूपमा अवस्थित हुन सक्दैन र यसको कुनै औद्योगिक मूल्य छैन; यसको मूल गुणहरू कायम राख्न यो संरचनालाई ठीक गर्न सक्ने केही पदार्थहरू डोप गर्न आवश्यक छ। ६~१०% स्क्यान्डियम अक्साइड थप्नु कंक्रीट संरचना जस्तै हो, ताकि जिरकोनियालाई वर्गाकार जालीमा स्थिर गर्न सकिन्छ।
डेन्सिफायर र स्टेबिलाइजरको रूपमा उच्च-शक्ति र उच्च-तापमान प्रतिरोधी सिलिकन नाइट्राइड जस्ता इन्जिनियरिङ सिरेमिक सामग्रीहरू पनि छन्।
डेन्सिफायरको रूपमा,स्क्यान्डियम अक्साइडसूक्ष्म कणहरूको किनारमा दुर्दम्य चरण Sc2Si2O7 बनाउन सक्छ, जसले गर्दा इन्जिनियरिङ सिरेमिकको उच्च-तापमान विकृति कम हुन्छ। अन्य अक्साइडहरूको तुलनामा, यसले सिलिकन नाइट्राइडको उच्च-तापमान मेकानिकल गुणहरूलाई राम्रोसँग सुधार गर्न सक्छ।
उत्प्रेरक रसायन विज्ञान
रासायनिक इन्जिनियरिङमा, स्क्यान्डियम प्रायः उत्प्रेरकको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, जबकि Sc2O3 लाई इथेनॉल वा आइसोप्रोपेनोलको निर्जलीकरण र डिअक्सिडेशन, एसिटिक एसिडको विघटन, र CO र H2 बाट इथाइलिन उत्पादनको लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ। Sc2O3 युक्त Pt Al उत्प्रेरक पेट्रोकेमिकल उद्योगमा भारी तेल हाइड्रोजनेशन शुद्धीकरण र परिष्करण प्रक्रियाहरूको लागि पनि एक महत्त्वपूर्ण उत्प्रेरक हो। क्युमिन जस्ता उत्प्रेरक क्र्याकिंग प्रतिक्रियाहरूमा, Sc-Y जिओलाइट उत्प्रेरकको गतिविधि एल्युमिनियम सिलिकेट उत्प्रेरकको भन्दा १००० गुणा बढी हुन्छ; केही परम्परागत उत्प्रेरकहरूको तुलनामा, स्क्यान्डियम उत्प्रेरकहरूको विकास सम्भावना धेरै उज्ज्वल हुनेछ।
आणविक ऊर्जा उद्योग
उच्च-तापमान रिएक्टर आणविक इन्धनमा UO2 मा थोरै मात्रामा Sc2O3 थप्दा UO2 देखि U3O8 रूपान्तरणको कारणले हुने जाली रूपान्तरण, भोल्युम वृद्धि र क्र्याकिंगबाट बच्न सकिन्छ।
इन्धन सेल
त्यसैगरी, निकल अल्काली ब्याट्रीहरूमा २.५% देखि २५% स्क्यान्डियम थप्दा तिनीहरूको सेवा जीवन बढ्नेछ।
कृषि प्रजनन
कृषिमा, मकै, चुकन्दर, मटर, गहुँ र सूर्यमुखी जस्ता बीउहरूलाई स्क्यान्डियम सल्फेटले उपचार गर्न सकिन्छ (सांद्रता सामान्यतया १०-३~१०-८mol/L हुन्छ, फरक-फरक बिरुवाहरूमा फरक-फरक हुन्छ), र अंकुरणलाई बढावा दिने वास्तविक प्रभाव प्राप्त भएको छ। ८ घण्टा पछि, जरा र कोपिलाको सुख्खा तौल बिरुवाको तुलनामा क्रमशः ३७% र ७८% ले बढ्यो, तर संयन्त्र अझै अध्ययन अन्तर्गत छ।
आणविक द्रव्यमान डेटाको ऋणमा निल्सनको ध्यानदेखि आजसम्म, स्क्यान्डियम मानिसहरूको दृष्टिकोणमा केवल एक सय वा बीस वर्ष मात्र प्रवेश गरेको छ, तर यो लगभग एक सय वर्षदेखि बेन्चमा बसेको छ। गत शताब्दीको अन्त्यमा भौतिक विज्ञानको बलियो विकासले मात्र यसले उनलाई जीवन शक्ति प्रदान गरेको थिएन। आज, स्क्यान्डियम सहित दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरू, भौतिक विज्ञानमा तातो तारा बनेका छन्, हजारौं प्रणालीहरूमा निरन्तर परिवर्तनशील भूमिका खेल्दै, हाम्रो जीवनमा हरेक दिन थप सुविधा ल्याउँदै, र मापन गर्न अझ गाह्रो आर्थिक मूल्य सिर्जना गर्दै।
पोस्ट समय: जुन-२९-२०२३