스칸듐은 물의 밀도가 약 3 배인 부드럽고 은색 금속입니다. Chemicool에 따르면 스칸듐은 전이 금속이며 유사한 화학적 특성 (추출 및 다른 원소와 분리의 어려움 등)과 동일한 광석에 존재하기 때문에 희토류 원소로 간주됩니다.
스칸듐은 주기율표에 따르면 지구상에서 31 번째로 가장 풍부한 원소로, Chemicool에 따르면 지구의 지각에서 중량 기준으로 약 22ppm이 풍부합니다.
스칸듐은 흩어져 있습니다. Scandium Mining에 따르면,이 광물에서 스칸듐은 산화물 형태 (Sc2O3, 스칸디아 또는 스칸듐 산화물로도 알려짐)로 발견됩니다. 스칸듐은 비용이 많이 들지만 상업적 용도가 많습니다. Chemistry Explained에 따르면 스칸듐은 일반적으로 높은 수치입니다. 스칸듐 산화물의 경우 킬로그램 당 수천 달러, 순수한 스칸듐의 경우 최대 수십만 달러입니다.
사실 요약
- 원자 번호 (핵의 양성자 수) : 21
- 원자 기호 (원자 주기율표) : Sc
- 원자량 (원자의 평균 질량) : 44.9559
- 밀도 : 1.734 온스 입방 인치 (입방 cm 당 3.0 그램)
- 실온에서의 위상 : 고체
- 녹는 점 : 화씨 2,804도 (섭씨 1,540도)
- 끓는점 : 5,126 F (2,830 C)
- 천연 동위 원소 수 (중성자 수가 다른 동일한 원소의 원자) : 1. 또한 실험실에서 생성 된 인공 동위 원소 13 개가 있습니다.
- 가장 일반적인 동위 원소 : Sc-45 (자연 풍부도의 100 %)
역사
주기율표를 발명 한 러시아의 화학자 Dmitri Mendeleev는 스칸듐의 존재와 특성을 예측했습니다. “ekaboron”— 붕소와 유사) 1869 년에 New World Encyclopedia에 따르면. 스웨덴의 화학자 인 Lars Fredrick Nilson은 광물 유 크세 나이트와가 돌리 나이트의 스펙트럼을 조사 할 때 1879 년에이 원소를 발견했습니다.이 원소는 스칸듐이있는 광물 때문에 스칸디나비아의 라틴어 “스칸디아”에서 이름이 붙여졌습니다. 네덜란드 역사가 Peter van der Krogt에 따르면, 스칸디나비아 반도에만 존재하는 것으로 밝혀졌습니다. 스웨덴 화학자 Per Teodor Cleve는 Nilson이 발견 한 새로운 원소가 Mendeleev가 설명한 제안 된 원소와 동일하다는 연결 고리를 만들었습니다.
스칸듐을 분리하려는 첫 번째 시도에서 Nilson과 그의 팀은 10 개를 처리했습니다. 킬로그램의 유 크세 나이트와 약 2g의 스칸듐 산화물을 생산할 수있었습니다. New World Encyclopedia에 따르면 금속 스칸듐은 1937 년까지 처음으로 Werner Fischer, Karl Brünger 및 독일 화학자 Hans Grienseisen에 의해 생산되지 않았습니다. 1960 년에는 99 % 순도의 스칸듐이 생산되었습니다.
누가 알았 을까요?
- 스칸듐은 공기에 노출되면 산화되며 표면에 스칸듐 산화물이 형성되어 색상이 노란색이나 분홍색으로 물 들게됩니다. 브리태니카 백과 사전.
- 스칸디 움은 지구보다 달 (ScandiumFacts에 따르면)과 태양 (로스 알 라모스 국립 연구소에 따르면)에 더 풍부합니다. 그리고 지구에서는 스칸듐이 광물 교육 연합 (Minerals Education Coalition)에 따르면 스칸듐은 주로 중국, 카자흐스탄, 마다가스카르, 노르웨이 및 러시아에서 채굴되며 냉전 시대의 비축량에서 많은 양을 채굴합니다. 소련 (신세계 백과 사전에 따름).
- Ency에 따르면 clopedia에 따르면 미국에서 생산되는 스칸듐의 총량은 “업계의 영업 비밀”로 간주되며 발표되지 않았습니다.
- Lenntech에 따르면 스칸듐은 생물학에서 아무런 역할도하지 않으며 일반인입니다. 알려진 건강 영향없이 하루에 0.1 마이크로 그램 미만을 섭취합니다.
- Scandium.org에 따르면 스칸듐-알루미늄 합금은 강도가 향상되고 재결정 화에 대한 내성이 개선되었으며 입자 크기가 감소하며 고온 균열에 대한 내성이 향상되었습니다. 합금의 0.5 %도 스칸듐 인 기존 합금입니다.
- 스칸듐은 주로 고강도 조명 및 수은 증기 램프 (주로 사진 및 텔레비전 / 영화에 사용)를 만드는 데 사용됩니다. Chemicool에 따르면 자연광과 매우 유사합니다. 영국의 천문학 자이자 작가 인 데이비드 달링에 따르면, 스칸듐은 알칼리 전지에서 촉매 (산화 스칸듐)로 사용되며 식물 종자의 발아 (황산 스칸듐)로도 사용됩니다.
- 미국지질 조사에 따르면 2015 년에 스칸듐이 가장 많이 사용 된 것은 세라믹, 전자 제품, 레이저 및 방사성 동위 원소에 사용되는 스칸듐이 적은 고체 산화물 연료 전지와 알루미늄-스칸듐 합금이었습니다.
- 스칸듐도 사용됩니다. Chemistry Explained에 따르면, 자전거 프레임과 야구 방망이를 포함한 특수 스포츠 장비를 만들기위한 합금으로. 스포츠 장비에 기존 합금에 비해 스칸듐 합금을 사용할 때의 이점은 강도 증가, 경량화 및 내 부식성입니다.
- 사우디 아라비아의 엔지니어 인 Zaki Ahmad가 2003 년에 실시한 연구에서 Journal of 광물, 금속 및 재료 협회는 위에서 설명한 것과 항공 우주 분야 (벌크 헤드, 열 차폐, 휠, 연료 및 배기 시스템 등), 자동차 및 항공 운송 (휠)을 포함하여 스칸듐 강화 알루미늄의 일부 애플리케이션을 설명했습니다. , 범퍼, 프레임, 피스톤, 에어백 캐니스터), 담수화 플랜트 및 보트 엔진과 같은 바닷물 환경에서 사용됩니다.
- Ahmd에 따르면, 스칸듐-알루미늄 합금의 첫 번째 용도는 주로 소련군에 의해 연료를 공급 받았습니다. 합금은 당시 가장 일반적인 합금 (주로 알루미늄-마그네슘 및 알루미늄-리튬)에 비해 장점 때문에 MIG 29 전투기와 미사일에 주로 사용되었습니다.
- 왕립 화학 학회에 따르면 , 방사성 동위 원소 스칸듐 -46은 정유에서 오일의 움직임을 모니터링하는 트레이서로 사용되며 지하 파이프에서 누출을 감지하는 데 사용됩니다.
- Minerals Education Coalition에 따르면 물이 흐르면 반응 중에 수소 가스가 방출됩니다. 물속의 산소와의 반응으로 인해 스칸듐보다 높았습니다.
- 뉴 월드 백과 사전에 따르면 스칸듐 불순물은 아쿠아 마린 보석으로 알려진 다양한 베릴에 파란색을 부여합니다.
현재 연구
스칸듐과 관련된 대부분의 연구는 특히 알루미늄과 함께 스칸듐 합금을 사용하는 것입니다. 이 연구의 대부분은 스칸듐을 다른 금속과 결합하는 이점과 어떤 합금에 사용될 수 있는지에 대해 논의합니다. 미국 발명가 William Tack이 1997 년에 출원 한 특허와 같은 합금 작업에 새로운 방법이 있으며, 호주 그룹 인 Weiwei Wang et al.의이 연구와 같이 다양한 자원에서 스칸듐을 회수하는 연구가 계속되고 있습니다. 2010 년 Elsevier에서 Hydrometallurgy 섹션에 발표 된 연구원.
Tack “의 특허는 알루미늄-스칸듐 합금을 사용하여 용접을 사용하여 자전거 프레임과 같은 구조물을 조립하는 방법을 설명했습니다. 사용 된 합금에는 실리콘을 포함한 다른”충전제 “와 함께 다양한 양의 스칸듐이 포함되어 있습니다. , 망간, 마그네슘, 지르코늄, 티타늄 및 구리를 사용하여 저자의 용접 기술을 사용하여 다양한 구조에 대한 최상의 재료 조합을 결정했습니다.
2010 년 연구에서는 여러 자원에서 스칸듐을 회수하는 여러 프로세스를 설명했습니다. . 스칸듐은 주로 우라늄, 알루미늄, 티타늄, 지르코늄 및 기타 희토류 광석과 같은 다른 광석을 채굴 할 때 발생하는 부산물로 회수됩니다. 침출, 용매 추출, 침전 및 하소를 포함하여 남은 광석의 스칸듐을 회수하기 위해 다양한 기술이 사용됩니다.
캘리포니아의 해양 과학 학생 인 Claire Parker가 2016 년에 발표 한 논문 연구에서 바다에서 스칸듐의 중요성. 미량 금속은 해양 환경의 건강에 필수적인 미량 영양소이며 철이 가장 많이 연구되었지만 스칸듐은 해양에서 발견되는 미량 원소 중 하나입니다. 스칸듐에 대한 알려진 생물학적 역할은 없습니다. 따라서 저자에 따르면 바다에 용해 된 스칸듐은 해양 철 순환의 비 영양 측면과 관련이있을 수 있다고합니다.
여러 연구와 논문에서 논의 된 바에 따르면 해양에 용해 된 스칸듐과 철은 유사한 분포, 농도 및 반응성을 나타냅니다 (비슷한 무기 화합물). 저자는 철과 스칸듐을 모두 연구하고 해양의 속성을 연구하면 “바다에서 발생하는 물리적, 화학적 및 생물학적 과정에 대한 새로운 통찰력”을 얻을 수 있다고 결론지었습니다.