Fakta om Scandium (Norsk)

Scandium er et sølvfarget metall som er mykt og har en tetthet på omtrent tre ganger så mye som vann. Scandium er et overgangsmetall og regnes også som et sjeldent jordartselement på grunn av lignende kjemiske egenskaper (for eksempel vanskeligheter med å utvinne og skille seg fra andre grunnstoffer) og eksistens i samme malm, ifølge Chemicool.

Scandium er det 31. mest utbredte elementet på jorden, ifølge periodisk system, med om lag 22 deler per million overflod etter vekt i jordskorpen, ifølge Chemicool.

Scandium er spredt tynn og har blitt funnet i over 800 mineraler. Innenfor disse mineralene finnes skandium i sin oksydform (Sc2O3, også kjent som skandia eller skandiumoksid), ifølge Scandium Mining. Det er mange kommersielle bruksområder for skandium skandium er vanligvis høyt – flere tusen dollar per kilo for skandiumoksid og opptil noen hundre tusen dollar per kilo for rent skandium, ifølge Chemistry Explained.

Bare fakta

• Atomnummer (antall protoner i kjernen): 21
• Atomsymbol (på det periodiske elementet): Sc
• Atomvekt (atommets gjennomsnittlige masse): 44,9559
• Tetthet: 1,734 gram per kubikk tomme (3,0 gram per kubikk cm)
• Fase ved romtemperatur: fast
• Smeltepunkt: 1540 grader Celsius smeltepunkt: 2804 grader Fahrenheit
• Kokepunkt: 5,126 F (2,830 C)
• Antall naturlige isotoper (atomer av samme element med et annet antall nøytroner): 1. Det er også 13 kunstige isotoper opprettet i et laboratorium.
• Vanligste isotoper: Sc-45 (100 prosent av naturlig overflod)

Historie

Russisk kjemiker Dmitri Mendeleev, oppfinner av det periodiske systemet, spådde eksistensen og egenskapene til skandium (som han kalte «ekaboron» – som bor) i 1869, ifølge New World Encyclopedia. Lars Fredrick Nilson, en svensk kjemiker, oppdaget grunnstoffet i 1879 når man undersøkte spektrene til mineralene euxenitt og gadolinitt. Elementet ble oppkalt etter det latinske ordet for Skandinavia, «Scandia», på grunn av mineralene der skandium var i det tiden funnet å eksistere bare på den skandinaviske halvøya, ifølge Peter van der Krogt, en nederlandsk historiker. Per Teodor Cleve, en svensk kjemiker, gjorde koblingen om at det nye elementet som ble oppdaget av Nilson, var det samme som det foreslåtte elementet beskrevet av Mendeleev.

I det første forsøket på å isolere skandium behandlet Nilson og hans team 10 kilo euxenitt og var i stand til å produsere omtrent to gram skandiumoksid. I følge New World Encyclopedia ble metallisk skandium ikke produsert for første gang til 1937 av Werner Fischer, Karl Brünger og Hans Grienseisen, tyske kjemikere. I 1960 ble 99 prosent ren skandium produsert.

Hvem visste?

• Scandium oksiderer når det utsettes for luft, og fargen vil farges med gult eller rosa på grunn av dannelsen av skandiumoksid på overflaten, i henhold til Encyclopedia Britannica.
• Scandium er mer rikelig på månen (ifølge ScandiumFacts) og solen (ifølge Los Alamos National Laboratory) enn på jorden. Og på jorden har skandium en tendens til å spres tynn over overflate snarere enn konsentrert på noen bestemte steder.
• Ifølge Minerals Education Coalition blir skandium hovedsakelig utvunnet i Kina, Kasakhstan, Madagaskar, Norge og Russland, med en god del som kommer fra lagrene i den kalde krigen. Sovjetunionen (ifølge New World Encyclopedia).
• I følge Ency clopedia, blir den totale mengden skandium produsert i USA sett på som en «handelshemmelighet i bransjen» og blir ikke kunngjort.
• I følge Lenntech spiller scandium ingen roller i biologi, og den gjennomsnittlige personen inntar mindre enn 0,1 mikrogram per dag uten kjente helseeffekter.
• I følge Scandium.org har skandium-aluminiumlegeringer forbedret styrke, forbedret motstand mot rekrystallisering, redusert kornstørrelse og forbedret motstand mot varm sprekker over konvensjonelle legeringer med så lite som 0,5 prosent av legeringen som skandium.
• Scandium brukes hovedsakelig til å skape høyintensitetsbelysning og kvikksølvdamplamper (brukes hovedsakelig til fotografering og TV / film) Scandium produserer lys som er veldig lik naturlig sollys, ifølge Chemicool. I følge David Darling, en britisk astronom og forfatter, brukes skandium også i alkaliske batterier, som en katalysator (som skandiumoksid), og for å forbedre spiring av plantefrø (som skandiumsulfat).
• USAGeological Survey rapporterer at den høyeste bruken av skandium i 2015 var i faste oksidbrenselceller og aluminium-skandiumlegeringer med mindre mengder skandium brukt i keramikk, elektronikk, lasere og radioaktive isotoper.
• Scandium brukes også i legeringer for å lage spesialutstyr, inkludert sykkelrammer og baseball flaggermus, ifølge Chemistry Explained. Fordelene med å bruke skandiumlegeringer kontra konvensjonelle legeringer til sportsutstyr er økt styrke, lettere vekt og motstand mot korrosjon.
• En studie fra 2003 av Zaki Ahmad, ingeniør fra Saudi-Arabia, publisert i Journal of Minerals, Metals and Materials Society beskrev noen anvendelser av skandiumarmert aluminium, inkludert de som er beskrevet ovenfor, samt luftfartsapplikasjoner (bulkhoder, varmeskjold, hjul, drivstoff- og eksosanlegg og mer), bil- og lufttransport (hjul støtfangere, rammer, stempler, kollisjonsputebeholdere), og brukes i saltvannsmiljøer som i avsaltningsanlegg og i båtmotorer.
• Ifølge Ahmad var de første bruksområdene for skandium-aluminiumlegeringer primært drevet av det sovjetiske militæret. Legeringene ble hovedsakelig brukt på MIG 29-krigerne og i missiler på grunn av deres fordeler over de vanligste legeringene på den tiden (hovedsakelig aluminium-magnesium og aluminium-litium).
• Ifølge Royal Society of Chemistry , radioaktiv isotop scandium-46 brukes i oljeraffinering som sporstoff for å overvåke oljebevegelsen og i underjordiske rør for å oppdage lekkasjer.
• I følge Minerals Education Coalition frigjøres hydrogengass under en reaksjon når vann renner over skandium på grunn av en reaksjon med oksygenet i vannet.
• I følge New World Encyclopedia gir skandiumurenheter den blå fargen til sorten av beryl kjent som akvamarin edelsten.

Aktuell forskning

Størstedelen av forskningen som involverer skandium er bruk av skandiumlegeringer, spesielt med aluminium. De fleste av disse studiene diskuterer fordelene ved å kombinere skandium med andre metaller og hvilke legeringer som muligens vil bli brukt til. Det er nye metoder for å jobbe med legeringene, for eksempel et patent innlevert i 1997 av William Tack, en amerikansk oppfinner, og fortsette studier om utvinning av skandium fra forskjellige ressurser, slik som denne studien av Weiwei Wang et al., En gruppe australske. forskere, publisert i 2010 i Elsevier i delen Hydrometallurgy.

Tacks patent beskrev en metode for bruk av aluminium-skandiumlegeringer for å montere strukturer som sykkelrammer ved bruk av sveising. Legeringene som ble brukt inneholdt forskjellige mengder skandium sammen med andre «fyllstoffer» inkludert silisium , mangan, magnesium, zirkonium, titan og kobber for å bestemme den beste kombinasjonen av materialer for forskjellige strukturer ved hjelp av forfatterens sveiseteknikk.

Studien fra 2010 beskrev flere prosesser for utvinning av skandium fra flere ressurser. . Scandium utvinnes primært som et biprodukt fra gruvedrift av andre malmer som uran, aluminium, titan, zirkonium og andre malm av sjeldne jordarter. Ulike teknikker brukes til å gjenopprette skandiumet i malmene, inkludert utvasking, løsemiddelekstraksjon, nedbør og kalsinering.

En avhandlingsstudie publisert i 2016 av Claire Parker, en havvitenskapelig student i California, diskuterer viktigheten av skandium i havet. Spormetaller er viktige mikronæringsstoffer i helsen til havmiljøet, og mens jern er det mest studerte, har skandium vært et av de minst studerte sporstoffene som finnes i havet. Det er ingen kjente biologiske roller for skandium. Derfor, ifølge forfatteren, kunne skandiumet oppløst i havet forholde seg til den ikke-næringsrike siden av den oceaniske jernsyklusen.

Basert på flere studier og diskutert i avhandlingen, har oppløst skandium og jern i havet lignende fordelinger, konsentrasjoner og reaktivitet (basert på en lignende uorganisk forbindelse). Forfatteren konkluderer med at å studere både jern og skandium og deres egenskaper i havet kan gi «ny innsikt i fysiske, kjemiske og biologiske prosesser som forekommer i havet.»