СКАНДИЙ

Содержание
  1. Скандий химический элемент
  2. Экабор Менделеева
  3. Скандий не так редок, как рассеян..
  4. Блеск и нищета элемента № 21 Чем же ценен скандий?
  5. Интересное о скандии
  6. Скандий, скандиевая рама — что это вообще такое? | ВелоЖурнал
  7. Области применения Скандия
  8. История скандия в контексте велосипедной индустрии
  9. Куда пропал скандий?
  10. химический элемент Скандий Scandium
  11. Скандий класс химических элементов
  12. Элемент Sc свойство химического элемента Скандий Scandium
  13. формула химического элемента Скандий Scandium
  14. Scandium Скандий ядро строение
  15. История открытия Скандий Scandium
  16. Скандий Scandium происхождение названия
  17. Распространённость Скандий Scandium
  18. Получение Скандий Scandium
  19. Изотопы Scandium Скандий
  20. Химические свойства Скандий Scandium
  21. Реакции с другими химическими элементами
  22. Меры предосторожности Скандий Scandium
  23. Стоимость Скандий Scandium
  24. Мировые ресурсы скандия
  25. Примечания
  26. Скандий как химический элемент таблицы Менделеева
  27. Как был открыт Скандий
  28. Где и как добывают Скандий
  29. Распространенность Скандия
  30. Применение Скандия
  31. Интересные факты

Скандий химический элемент

СКАНДИЙ

Этот серебристый металл почти так же легок, как алюминий, а плавится при температуре, немногим меньшей, чем сталь. Этого металла на земле в 60 раз больше, чем серебра, но стоит он намного дороже золота.

До последних лет техника не знала этого металла, он был одним из немногих «безработных» элементов периодической системы. Ныне с его помощью решена одна из важных проблем вычислительной техники.

Экабор Менделеева

1 марта 1869 г. Дмитрий Иванович Менделеев разослал в научные учреждения России и других стран первое изображение «Опыта системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве». Это был отдельный листок, мало похожий на известную теперь всему миру менделеевскую таблицу. Таблица появилась двумя годами позже.

В 1871 г. ее клетки, предназначенные для 21, 31 и 32-го элементов, занимали вопросительные знаки. Но рядом с ними, как и в других клетках, стояли цифры атомных весов.

Элемент № 21 Менделеев предложил предварительно назвать экабором, «производя это название от того, что он следует за бором, а слог эка производится от санскритского слова, означающего один».

Два других получили названия экасилиция и экаалюминия. В том же 1871 г. в статье, опубликованной в журнале Русского химического общества, Менделеев подробно описал свойства всех трех «эков».

(Статья дана в приложении к этому тому, поэтому здесь цитируем ее предельно кратко.)

«Экабор, — писал он, — в отдельности должен представлять металл… Этот металл будет не летуч, потому, что и все металлы в четных рядах во всех группах (кроме I) не летучи; следовательно, он едва ли может быть открыт обычным путем спектрального анализа.

Воду во всяком случае он не будет разлагать при обыкновенной температуре, а при некотором возвышении температуры разложит, подобно тому, как это производят и многие, в этом краю помещенные металлы, образуя основной окисел.

Он будет, конечно, растворяться в кислотах.»

Открытие экабора произошло еще при жизпи Д. И. Менделеева, в 1879 г. Шведский химик Ларс Фредерик Нильсон, работая над извлечением редкоземельного элемента иттербия, обнаружил новую «редкую землю». Ее свойства поразительно совпадали со свойствами «открытого на кончике пера» экабора. В честь Скандинавии Нильсон назвал этот элемент скандием.

Однако вещество, полученное шведским ученым, еще не было достаточно чистым. И Нильсон, и его современники, и многие химики последующих лет не смогли отделить этот редкий и рассеянный элемент от бесчисленных примесей. Сравнительно чистый металлический скандий (94-98%) был получен лишь в 1937 г.

Скандий не так редок, как рассеян..

Почти полвека потратили ученые на выделение элемента № 21. Почему это произошло? скандия в земной коре составляет 2,240-3%. Это значит, что в земле его немного меньше, чем свинца, но почти в 500 раз больше, чем ртути.

Однако и ртуть, и свинец имеют собственные руды; в состав некоторых минералов они входят в количестве до нескольких процентов, а скандии распределен по земной поверхности так, будто природа решила сделать его вездесущим, но неуловимым.

Наиболее богатый скандием минерал — тортвейтит — один из редчайших минералов. Самые значительные месторождения тортвейтита расположены на юге Норвегии и на Мадагаскаре. Насколько «богаты» эти месторождения, можно судить по таким цифрам: за 40 с лишним лет, с 1911 по 1952 г.

, на норвежских рудниках было добыто всего 23 кг тортвейтита. Правда, в последующее десятилетие в связи с повышенным интересом к скандию многих отраслей науки и промышленности добыча тортвейтита была предельно увеличена и в сумме достигла… 50 кг.

Немногим чаще встречаются и другие богатые скандием минералы — стерреттит, кольбекит, больцит.

Зато в сотых и тысячных долях процента этот элемент встречается и в железных, и в урановых, и в оловянных, и в вольфрамовых рудах, и в низкосортных углях, и даже в морской воде и водорослях.

Несмотря на такую рассеянность, были разработаны технологические процессы получения скандия и его соединений из различных видов сырья.

Вот как выглядит, например, один из способов получения окиси скандия, разработанный чешскими учеными.

Первая стадия — обжиг отходов обработки вольфрамовых руд. При этом выжигаются летучие компоненты. Твердый остаток разлагают концентрированной серной кислотой, добавляют воду и аммиаком осаждают из раствора гидроокись скандия. Затем ее высушивают и прокаливают в газовой печи при 600-700°С.

В результате получают светлорозовый порошок окиси скандия с довольно значительными примесями твердой кремневой кислоты и различных окислов, в первую очередь окиси железа. Эти примеси можно удалить, растворяя порошок в чистой соляной кислоте с последующим выделением разных фракций.

Кремневую кислоту удаляют с помощью раствора желатины, а образовавшееся хлорное железо — методом эфирной экстракции. Затем следует еще серия операций, в которых участвуют различные кислоты, роданистый аммоний, вода, эфир. Снова выпарка, промывка, сушка.

Очищенную окись скандия еще раз растворяют в соляной кислоте и щавелевой кислотой осаждают оксалат скандия. Его прокаливают при 1100°С и превращают в окись.

Получение металлического скандия из окисла — не менее трудоемкий процесс. По данным Эймской лаборатории США, наиболее целесообразно превратить окись скандия во фторид. Этого достигают, обрабатывая ее фтористым водородом или бифторидом аммония NH4F-HF. Чтобы переход Sc2O3 в ScF3 был полным, реакцию проводят дважды.

Восстанавливают фтористый скандий в танталовых тиглях с помощью металлического кальция. Процесс начинается при 850°С и идет в атмосфере аргона. Затем температура повышается до 1600°С. Полученный металлический скандий и шлак разделяют при переплавке в вакууме. Но и после этого слиток скандия не будет достаточно чистым. примесь в нем — от 3 до 5% тантала.

Последняя стадия очистки — вакуумная дистилляция. Температура 1650-1750°С, давление 10-5 мм ртутного столба. После окончания операции в слитке будет около 95% скандия.

Дальнейшая очистка, доведение скандия до чистоты хотя бы 99% — еще более сложный многоступенчатый процесс.

Несмотря на это, ученые идут все дальше, стремятся достигнуть максимальной чистоты редкого металла, изучают свойства его соединений, разрабатывают новые методы их получения. В последнее время важное значение приобрело попутное извлечение скандия из урановых руд.

О том, как стремительно растет интерес к скандию, можно судить по количеству книг, брошюр и статей о нем и его соединениях. Если в 40-х годах прошлого века всю мировую литературу по скандию можно было буквально сосчитать по пальцам, то сейчас известны уже тысячи публикаций.

Блеск и нищета элемента № 21 Чем же ценен скандий?

Прежде всего он обладает редким сочетанием высокой теплостойкости с легкостью. Плотность алюминия 2,7 г/см3, а температура плавления 660°С. Кубический сантиметр скандия весит 3,0 г, а температура плавления этого металла 1539°С.

Плотность стали колеблется (в зависимости от марки) в пределах 7,5-7,9 г/см3, температуры плавления различаются в довольно широких пределах (чистое железо плавится при температуре 1530°С, на 9° ниже, чем скандий). Сравнение этих важнейших характеристик скандия и двух самых важных металлов современной техники явно в пользу элемента № 21.

Кроме того, он    обладает прекрасными прочностными характеристиками, значительной химической и коррозионной стойкостью.

Благодаря этим свойствам скандий мог бы стать важным конструкционным материалом в авиации и ракетостроении. В США была предпринята попытка производства металлического скандия для этих целей, но стало ясно, что скандиевая ракета оказалась бы слишком дорогой. Даже отдельные детали из скандия очень сильно увеличивали ее стоимость.

Пытались найти применение скандию и в металлургии. Рассчитывали использовать его в качестве легирующей добавки к чугуну, стали, титаноалюминиевым сплавам. В ряде случаев были получены обнадеживающие результаты. Например, добавка 1% скандия в алюминий увеличивала прочность сплава в полтора раза. Но и немногие проценты металлического скандия слишком удорожали сплав…

Искали применения скандию и в ядерной технике, и в химической промышленности, но в каждом случае многозначные цифры цены сводили на нет достоинства элемента № 21. Поскольку окись скандия в несколько раз дешевле чистого металла, ее применение в некоторых случаях могло бы оказаться экономически оправданным.

У этого невзрачного, очень обыкновенного на вид порошка не было достоинств, столь очевидных, как у самого металла, но с середины 60-х гг. окись скандия используют в составе ферритов для элементов памяти быстродействующих вычислительных машин некоторых типов.

Получают окись скандия при комплексной переработке бокситов, оловянных, урановых, вольфрамовых и титановых руд. Сам же скандий (и сплавы на его основе) по-прежнему остается металлом будущего: хорош, конечно, но слишком дорог.

Впрочем, специалисты не исключают, что этому металлу в будущем удастся пройти тот же путь, который во второй половине XX в. прошел его сосед по менделеевской таблице — титан.

Интересное о скандии

  • Менделеев предсказал в 1870-1871 гг. Экабор
  • Атомный вес 44. Молекула окиси состоит из двух атомов экабора и трех атомов кислорода.
  • Удельный вес оклей 3,5.
  • Окись нерастворима в щелочах.
  • Соли бесцветны.
  • Углекислый экабор нерастворим в воде.
  • Кристаллы двойной сернокислой соли экабора и калия по форме непохожи на квасцы.
  • Едва ли может быть открыт спектральным анализом.
  • Нильсон обнаружил в 1879 г. Скандий
  • Атомный вес 44,1.
  • Молекула окиси состоит из двух атомов скандия и трех атомов кислорода.
  • Удельный вес окиси 3,86.
  • Окись нерастворима в щелочах. Соли бесцветны. Углекислый скандий нерастворим в воде.
  • Кристаллы двойной сернокислой соли скандия и калия по форме непохожи на квасцы.
  • Не был открыт спектральным анализом.

УТВЕРДИТЕЛЬ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЗАКОНА.

«Утвердителями», «укрепителями» периодической системы элементов называл Менделеев ученых, которые своими открытиями подтвердили прогнозы, сделанные им на основе периодического закона.

В первую очередь эти «титулы» заслужили трое ученых, обнаруживших в минералах предсказанные Менделеевым элементы: экаалюминий, экабор, экасилиций.

Первым из «утвердителей» был, как известно, французский химик Лекок де Буабодран — в 1875 г. он нашел в цинковой обманке экаалюминий — галлий.

Нильсон был вторым. Четыре года спустя после открытия Буабодрана ему посчастливилось обнаружить в минерале ауксените предсказанный Менделеевым экабор. А еще через семь лет немецкий ученый Клеменс Винклер впервые получил экасилиций — германий.

Швед Ларе Фредерик Нильсон, уроженец сурового острова Готланд, был разносторонне образованным ученым — в Упсальском университете он изучал химию, геологию, биологию.

Кроме первоклассного образования и природной одаренности, его успехам в науке способствовали еще два крайне важных обстоятельства — работа в молодости под руководством замечательного шведского химика Йенса Якоба Берцелиуса и открытие Менделеевым периодического закона, вооружившее ученых всего мира картой химического континента.

Более всего Нильсон занимался изучением редких элементов. Крупнейшим его достижением, помимо открытия элемента № 21 — скандия, было установление в 1884 г. правильного атомного веса бериллия (совместно с шведским химиком О. Петерсоном).

Последние 17 лет своей жизни Нильсон занимал профессор скую кафедру в Стокгольмской сельскохозяйственной академии. Он сделал немало для повышения урожайности полей в Швеции и особенно на своем родном острове Готлапд.

СКАНДИЙ И ФОСФОРЫ. Фосфорами (не путать с фосфором) называются вещества, способные довольно долго светиться в темноте. Одно из таких веществ — сульфид цинка ZnS.

Если облучить его инфракрасными лучами, он начинает светиться и еще долго светится после прекращения облучения. Установлено, что добавка скандия к сульфиду цинка, активированному медью, дает более яркое свечение, чем обычно.

Скандий увеличивает свечение и других фосфоров, в частности окиси магния MgO.

ЧТОБЫ ВОЗДУХ БЫЛ ЧИЩЕ. При производстве пластмасс, инсектицидов и растворителей выделяются довольно значительные количества хлористого водорода. Это ядовитый газ, выброс которого в атмосферу недопустим.

Конечно, можно было бы связывать его водой и вырабатывать соляную кислоту, но получение кислоты таким методом, мягко говоря, влетало бы в копеечку.

Больших затрат требовало и разложение HCl электролизом, хотя метод каталитического разложения хлористого водорода был предложен более 100 лет назад. Катализатором служила хлористая медь. Однако эффективным этот процесс был лишь при 430-475°С.

А при этих условиях катализатор улетучивается… Выход был найден: к основному катализатору — хлористой меди — добавили микроколичества хлоридов иттрия, циркония, тория, урана и скандия.

На таком катализаторе температура разложения хлористого водорода снизилась до 330-400°С, и улетучивание хлористой меди стало значительно меньше. Новый катализатор служит гораздо дольше старого, и воздух над химическими заводами надежно очищается от вредного хлористого водорода.

СКАНДИЙ В УСТЬЕ ТЕМЗЫ. Радиоактивный изотоп скандия с атомной массой 46 в 1954-1955 гг. использовали для определения движения ила в устье Темзы. Соль, содержавшую скандий-46, смешивали с толченым стеклом и опускали на морское дно в контейнере.

Там контейнер открывался, и смесь, плотность которой соответствовала плотности ила, рассыпалась по дну. Излучение отмечали с катера специальным прибором.

Скандий-46 выбрали потому, что он обладает достаточно интенсивным излучением и идеальным для такого рода исследований периодом полураспада — 83,9 суток. Что же оказалось? Большая часть грязи, выносимой Темзой в море, в скором времени возвращается обратно в русло реки.

Пришлось разрабатывать новую технику очистки устья реки от наносов. Изучение движения ила и гальки в море с помощью изотопа скандия проводилось также в Польше и Франции.

ОДИН И ОДИННАДЦАТЬ. Скандий-46 — один из одиннадцати искусственных радиоактивных изотопов элемента №    21. Другие радиоизотопы скандия практического применения пока не нашли. Природный скандий состоит из единственного изотопа — скандия-45.

Источник: https://natural-museum.ru/chemistry/%D1%81%D0%BA%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D0%B8%D0%B9

Скандий, скандиевая рама — что это вообще такое? | ВелоЖурнал

СКАНДИЙ

В начале 2000-х годов Scandium (скандий) был широко известен в узких кругах. Речь идет о велогонщиках, которым скандий был по карману. В настоящее время о нем мало кто знает, у всех на слуху алюминий, титан, карбон и хромолевая сталь. Скандий — материал редкий, найти трудно, стоит дорого. Но зачем он вообще нужен?

Давайте вместе разбираться с этой темной лошадкой. 

Пойдём издалека.

Области применения Скандия

Скандий был предсказан Менделеевым в 1870 году и назван Экабор, а уже в 1879 году шведский химик Ларс Нильсон его открыл и назвал в честь Скандинавии.

Металл обладает серебристым цветом с желтоватым отливом, хорошо поддается механической обработке (ковка), он легкий, температура плавления составляет 1541 градус Цельсия. По своим химическим свойствам наиболее близок он к алюминию. Однако в группу близких по свойствам металлов включают также уран, цирконий, марганец, магний, железо, кальций, гафний и торий.

Оксид скандия применяется при производстве высокотемпературных керамик, наибольшую прочность он набирает при 1030 градусах и обладает высочайшей стойкостью к термоударам. То есть, резкий нагрев и охлаждение практически не оказывают влияния на его свойства.

Температура плавления оксида скандия составляет 2450 градусов Цельсия, что позволяет применять его в жаростойких деталях.
Предел прочности скандия составляет 400 МПа, у титана этот показатель находится в пределах 250-300 МПа. Добавление скандия в некоторые сплавы стали повышает их прочность до 700 МПа, то есть почти в два раза.

Легирование карбида титана карбидом скандия повышает твердость первого в два раза и выносит такое соединение на четвертое место после алмаза.

Скандиевый велосипед для гонок с раздельным стартом Eddy Merckx, 2002 год.

Применяется скандий в производстве источников света, которые способны выдавать свет близкий по своим характеристикам к солнечному.

В микроэлектронике скандий находит применение при производстве суперкомпьютеров, так как ферриты с малой индукцией позволяют существенно увеличить скорость передачи данных. Да, жесткие диски с магнитным способом записи информации уже попираются flash-носителями, но всё же.

В ядерной промышленности скандий используется как замедлитель нейтронов и входит в состав сплавов для электроники на ядерных объектах. Некоторые соединения скандия применяются в атомных бомбах.

Применяется этот металл в лазерных установках. Правда, не в чистом виде, а в составе соединений.

Он позволяет получить рекордные характеристики для сверхмощных лазеров, которые, в свою очередь, создаются для имитации термоядерных реакций. То есть, он приближает век термоядерной электроэнергии.

Высокопроизводительные лазерные установки, где используется скандий, находят свое применение в разработке защитного оружия для самолетов и вертолетов в развитых странах.

Важная роль скандию отводится при производстве высоколегированных сталей, он входит в состав сталеразливочных стаканов. Наиболее популярным материалом для таких стаканов является итрий, однако скандий превосходит его по характеристикам в 8,5 раз, превосходит он итрий и по стоимости.

Добыча скандия производится во многих странах, но признанными лидерами считаются Китай, Украина, Россия и Казахстан.

Многие источники утверждают, что США, Япония и Франция тоже неплохо справляются с добычей, но там имеет место быть не сама добыча, а покупка руды или готового метала на мировом рынке.

В 1980-годы Украина находилась на третьем месте в мире по добыче скандия после Казахстана и России. США шли на четвертом месте. 

Да, конечно, я помню, что вы не энциклопедию читаете. Просто хотелось до вас донести информацию и представление о том, что это за металл вообще. 

История скандия в контексте велосипедной индустрии

Разумеется, в спорт скандий пришел не сразу, сначала его обкатали военные на ракетах, бомбах и технике. Так всегда бывает, увы.

История применения скандия в велоспорте начинается в Украине в 1990-е годы, когда с молотка уходили многие предприятия в руки зарубежных инвесторов.

В то время в Днепропетровской области, в городе Желтые воды, ВостГОК (Восточный горно-обогатительный комбинат) эксперементировал с добавлением скандия в алюминиевые сплавы.

Канадская компания Ashurst Technology (ныне не существует) приобрела техническую и научную документацию, а также инфраструктуру у своих украинских партнеров, а затем продала лицензию компании Easton Sports.
Easton, как многим известно, занималась производством алюминиевых труб для велосипедных рам.

Получение в свои руки технологий по внедрению скандия позволило снизить вес труб, увеличить их прочностные характеристики и утереть нос многочисленным конкурентам. Добавление скандия в алюминий в количестве 0,5% по объему, среди прочего, позволяет уменьшить размер зерна метала, увеличивая, тем самым, прочность сплава. Новый сплав получил название Easton Ultralite.

 Также скандий позволяет осуществлять сваривание алюминиевых труб. Дело в том, что сплав алюминия 7005 (и многие другие) теряют свои прочностные характеристики на этапе сварки готовых изделий между собой. То есть, каким бы толстым сварной шов ни был, прочности в нем не будет, он растрескается при остывании заготовки.

Что бы этого не произошло, используют специальные присадки.

Долгое время производством скандиевых труб для велосипедов занималась только компания Easton, что по мнению некоторых экспертов породило огромное количество подделок. Таким образом скандий приобрел плохую репутацию, так как подделки легко трескались и не выдерживали никакой критики в эксплуатации, а стоили очень дорого.

Примерно такая же ситуация случилась и с карбоном на заре его выхода в широкие массы. Многие экономные покупатели предпочитали приобретать рамы и готовые велосипеды не у авторизованных продавцов, а в Китае. Такие покупки быстро выходили из строя и распространили миф о низких прочностных характеристиках карбона.

Кроме труб для рам, из скандия производились подседельные штыри, рули и, надо полагать, выносы. В действительности скандиевые палки или рамы в продаже на вторичном рынке находятся и по сей день. Разумеется, стоимость таких деталей значительно выше стоимости деталей, выполненных из привычных сплавов алюминия.

И, да, в состав сплава скандия и алюминия входит много других легирующих элементов. Однако именно скандий обеспечивает непревзойденные характеристики прочности, оттого и рамы называют “скандиевыми”.

Куда пропал скандий?

Скандий никуда не пропал. Дело в том, что его применение в велосипедной промышленности со временем становилось всё более массовым и удешевленным, после чего он просто получил свою марку сплава.

Некоторые маркетологи упускают этот факт из виду. С другой стороны нишу велосипедов высокого уровня занял карбон, и от дорогих сплавов алюминия стали отказываться в пользу более доступных 6061 и 7005.

Впрочем, в дайджесте от 26 июля 2020 года мы рассказывали о велосипеде Standert Kreissäge RS, который выполнен из скандиевого сплава. Вес шоссейного фреймсета составляет всего 1360 граммов, что очень близко к лучшим образцам карбонового зодчества.

К брендам, которые работали со скандием с начала 2000-х годов относится также KONA, они построили почти 15 моделей велосипедов на скандиевых трубах.

В общем, никуда он не пропал, он всё время с нами, просто поменял имя. 

Источник: https://velojournal.net/skandiy-skandievaya-rama-chto-eto-voobsche-takoe

химический элемент Скандий Scandium

СКАНДИЙ

Скандий — это химический элемент Sc — элемент третьей группы (по старой классификации — побочной подгруппы третьей группы), четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 21.

Простое вещество скандий — лёгкий металл серебристого цвета с характерным жёлтым отливом.

(Умеренно мягкий, лёгкий редкоземельный металл серебристого цвета с жёлтым отливом) Существует в двух кристаллических модификациях: α-Sc с гексагональной решёткой типа магния, β-Sc с кубической объёмноцентрированной решёткой, температура перехода α↔β 1336 °C[2]. Относится к редкоземельным элементам.

Скандий класс химических элементов

Элемент Sc — относится к группе, классу хим элементов (элемент третьей группы (по старой классификации — побочной подгруппы третьей группы), четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева)

Элемент Sc свойство химического элемента Скандий Scandium

Основные характеристики и свойства элемента Sc…, его параметры. Умеренно мягкий, лёгкий редкоземельный металл серебристого цвета с жёлтым отливом

формула химического элемента Скандий Scandium

Химическая формула Скандия:

Scandium Скандий ядро строение

Строение ядра химического элемента Scandium — Sc,

История открытия Скандий Scandium

Открытие элемента Scandium — Элемент был предсказан Д. И. Менделеевым (как экабор) в статье, датированной 11 декабря (29 ноября по старому стилю) 1870 года[5], и открыт в 1879 году шведским химиком Ларсом Нильсоном. Нильсон назвал элемент в честь Скандинавии.

Скандий Scandium происхождение названия

Откуда произошло название Scandium — Нильсон назвал элемент в честь Скандинавии.

Распространённость Скандий Scandium

Как любой хим. элемент имеет свою распространенность в природе, Sc …

Получение Скандий Scandium

Scandium — получение элемента — значительные ресурсы скандия в золе каменных углей и проблему разработки технологии извлечения скандия при переработке углей на искусственное жидкое топливо.

Изотопы Scandium Скандий

Наличие и определение изотопов Scandium

Химические свойства Скандий Scandium

Определение химических свойств Scandium — Химические свойства скандия похожи на таковые у алюминия. В большинстве соединений скандий проявляет степень окисления +3. Компактный металл на воздухе покрывается с поверхности оксидной пленкой.

Реакции с другими химическими элементами

При нагревании до красного каления реагирует с фтором, кислородом, азотом, углеродом, фосфором.
При комнатной температуре реагирует с хлором, бромом и иодом.

Реагирует с разбавленными сильными кислотами; концентрированными кислотами-окислителями и HF пассивируется. Реагирует с концентрированными растворами щелочей.

Ион Sc3+ бесцветный диамагнитный, координационное число в водных растворах — 6.

Как и в случае алюминия, гидроксид скандия амфотерен и растворяется как в избытке кислот, так и в избытке щелочей; с разбавленным раствором аммиака не реагирует.

Хлорид, бромид, иодид и сульфат скандия хорошо растворимы в воде, раствор имеет кислую реакцию вследствие частичного гидролиза, при этом гидратация безводных солей сопровождается бурным выделением тепла.

Фторид и фосфат скандия в воде не растворимы, но фторид растворятся в присутствии избытка фторид-ионов с образованием ScF63-. Карбид, нитрид, фосфид, сульфид и карбонат скандия водой нацело гидролизуются.

Органические соединения скандия термически относительно устойчивы, но бурно реагируют с водой и воздухом.

Они построены в основном при помощи σ-связей Sc-C и представлены алкильными производными и полимерными циклопентадиенидами.

Известны также соединения с низшими степенями окисления скандия (+2, +1, 0). Одно из простейших — тёмно-синее твёрдое вещество CsScCl3. В этом веществе представлены связи между атомами скандия. Моногидрид скандия ScH наблюдался спектроскопически в условиях высоких температур в газовой фазе. Также низшие степени окисления скандия обнаружены в металлоорганических соединениях

Меры предосторожности Скандий Scandium

Внимание! Внимательно ознакомьтесь с мерами безопасности при работе с Scandium

Стоимость Скандий Scandium

Рыночная стоимость Sc, цена Скандий Scandium

Мировые ресурсы скандия

Скандий является рассеянным литофильным элементом (элемент горных пород), поэтому для технологии добычи этого элемента важно полное извлечение его из перерабатываемых руд и по мере развития металлургии руд-носителей скандия, его ежегодный объём добычи будет возрастать.

Основные руды-носители и масса выделяемого из них попутного скандия:

Руда-носительМасса выделяемого из них попутного скандия
Бокситы / Bauxite71 млн тонн переработки в год,содержат попутный скандий в объёме 710—1420 тонн;
Урановые руды / Uranium ore50 млн тонн в год,попутный скандий 50—500 тонн в год;
Ильмениты / Ilmenite2 млн тонн в год,попутный скандий 20—40 тонн в год;
Вольфрамиты / Wolframitesпопутный скандий около 30—70 тонн в год;
Касситериты / Cassiterite200 тысяч тонн в год,попутный скандий 20—25 тонн в год;
Цирконы / Zircons100 тысяч тонн в годпопутный скандий 5—12 тонн в год.

Всего известно более сотни скандий-содержащих минералов, собственные его минералы (тортвейтит, джервисит) очень редки.

Скандий присутствует в каменном угле, и для его добычи можно вести переработку доменных чугунолитейных шлаков, которая была начата в последние годы в ряде развитых стран

Примечания

Список примечаний и ссылок на различные материалы про хим. элемент Sc

Источник: http://chemical-products.ru/chemical-elements-family/scandium-chemical-element/

Скандий как химический элемент таблицы Менделеева

СКАНДИЙ
С Скандий является химическим элементом таблицы Менделеева с атомным номером 21 и обозначением Sc. Скандий представляет собой легкий металл серебристого цвета с характерным желтым отливом.

Как был открыт Скандий

Скандий является довольно молодым элементом. Дмитрий Иванович Менделеев, который является русским химиком и основополагателем периодической таблицы химических элементов, еще в 1869 году предполагал существование нового химического элемента с атомной массой от 40 до 48 и назвал его «эка-бор».

Сам новый химический элемент был получен шведским ученым Ларсом Фредриком Нильсоном и его командой в 1879 году.  Они получили 2 грамма оксида скандия высокой чистоты. Название этому элементу Ларс дал в честь своей Родины — латинское Scandia означает «Скандинавия».

Нильсон, вероятно, не знал о предположении Менделеева, но Дмитрия Ивановича об открытии оповестил соотечественник Нильсона Пер Теодор Клив. Название Скандий закрепилось за этим химическим элементом и по сей день.

Проблема заключалась в том, что этот химический элемент долгое время не могли выделить из оксида. Чистый металл впервые извлекли из оксида только в 1937 году.

  Метод извлечения заключался в электролизе калия, лития и хлорида скандия при температуре 700 – 800°C. Первый фунт металлического скандия чистотой 99% был получен только в 1960 году. Для справки 1 фунт приблизительно равняется 0.45 килограмма.

Производство алюминиево-скандиевых сплавов было начато только в 1970-х годах по патентам США.

Где и как добывают Скандий

Ежегодная мировая добыча скандия варьируется в пределах 10 – 15 тысяч тонн. Скандий в промышленных масштабах добывается исключительно в виде оксида. По состоянию на 2003 год во всем мире было всего 3 шахты по добыче скандийсодержащих минералов.

Этими странами являлись Россия, Украина и Китай. В большинстве случаев скандий получают в виде побочного продукта при добыче других ископаемых. В пример можно поставить железные и урановые рудники в Днепропетровской области.

Так же апатитовые рудники на Кольском полуострове современной РФ. Сейчас многие страны строят перерабатывающие заводы, которые выделяют скандий из минералов. Примером можно поставить заводы на Филлипинах и в Индии.

Так же США готовится выделить 1 млрд американских долларов для ввода завода по добыче скандия и его добыче в ниобиевом руднике в Элк-Крик на юго-востоке Небраски.

Принцип работы перерабатывающего завода заключается в получении фторида скандия из минералов. Самым ценным скандийсодержащим минералом является тортвеитит.

Учеными предполагается, что наибольшими залежами тортвеитита обладают Мадагаскар и Норвегия, но эти места еще не освоены.

Еще одним высококонцентрированным скандийсодержащим минералом является колбекит, но его крупных месторождений пока не обнаружено.

Распространенность Скандия

Скандий из-за своей высокой реакционной способности практически никогда не встречается в виде свободного элемента. Этот химический элемент имеет единственный естественный изотоп встречающийся в природе с атомной массой в 45 а.е.м.

Так же он имеет 12 искуственно созданных изотопов. Из-за его редкости и довольно узкого круга применения его добывают не в столь больших количествах. В природе он встречается в виде минералов.

Самыми известными скандийсодержащими минералами являются Претулит, Тортвейтит, Колбекит, Аллендейт и Хефтетьернит. До недавнего времени только эти 5 скандийсодержащих минерала были известны науке. Сегодня некоторые источники сообщают, что их уже более сотни.

Другие же сообщают, что таких минералов, в каоторых ионы скандия содержатся в виде примесей с долей менее 1% известно уже более 800.

Если разобраться, то скандий является довольно новым химическим элементом и мало изученным. О его распространенности во Вселенной, так же много не скажешь. Так как пока известно только то, что он содержится в звездах.

В пример можно поставить наше Солнце, где скандий занимает 23 место по массе. На нашей планете скандий занимает 50 место по массе.

Следовательно, скандий не является очень распространенным элементом и так же редким его назвать довольно трудно, потому что он содержится в разнообразных веществах по всему миру, но в очень небольших количествах.

Применение Скандия

Из-за своей редкости, трудности его получения и цены применение скандия довольно ограничено. Стоит заметить, что цена 1 килограмма чистого скандия может варьироваться от 4 до 20 тысяч долларов США. В тоже время скандий применяется в своем большинстве в виде соединений. В пример можно привести сплав алюминия и скандия в военном деле.

Некоторые части российских военных самолетов таких как Миг-21 состоят именно из этого сплава. Так же йодид скандия используется в высокоэффективных ртутных лампах высокого давления. Такие лампы можно увидеть, например, на футбольных стадионах. Они способны обеспечивать освещенность светом, похожим на дневной, большие площади покрытия.

Сплавы скандия используются при производстве велосипедных составных частей так и частей легковых автомобилей. Еще одним применением скандия является химическая промышленность, где скандий применяется для изготовления лазерных кристаллов.

Оксид скандия добавляется в устройства магнитного хранения данных, для увеличения скорости магнитного обращения.

Интересные факты

Интересных фактов связанных со скандием не так уж и много. Стоит начать с того, что порошок скандия является легковоспламеняющимся веществом. Есть предположения, что скандий будет основой нового ракетного топлива, которое сможет обеспечить передвижение кораблей между планетами.

Элементарный скандий является нетоксичным, но эксперименты на людях не проводились. Такие эксперименты проводились над крысами. Из опыта стало понятно, что смертельная доза при внутримышечном введении составляет 4 мг/кг чистого веса. При пероральном введении смертельная доза составила 755 мг/кг чистого веса.

Вопрос о его токсичности доволььно спорный и изучается учеными по сей день.

Источник: https://biobloger.ru/skandij.html

Ваш педагог
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: