Fakta om Scandium (Svenska)

Scandium är en silvermetall som är mjuk och har en densitet av ungefär tre gånger så stor som vatten. Skandium är en övergångsmetall och anses också vara ett sällsynt jordartselement på grund av liknande kemiska egenskaper (såsom svårigheter att extrahera och separera från andra grundämnen) och existens i samma malm, enligt Chemicool.

Scandium är det 31: a mest förekommande elementet på jorden, enligt periodiskt system, med cirka 22 delar per miljon överflöd i vikt i jordskorpan, enligt Chemicool.

Scandium är spridda tunt och har hittats i över 800 mineraler. Inom dessa mineraler finns skandium i sin oxidform (Sc2O3, även känd som skandia eller skandiumoxid), enligt Scandium Mining. Det finns många kommersiella användningsområden för skandium trots att kostnaden för skandium är vanligtvis högt – flera tusen dollar per kilo för skandiumoxid och upp till några hundra tusen dollar per kilo för rent skandium, enligt Chemistry Explained.

Bara fakta

• Atomnummer (antal protoner i kärnan): 21
• Atomsymbol (på det periodiska elementet): Sc
• Atomvikt (atomens genomsnittliga massa): 44,9559
• Densitet: 1,734 uns per kubikcentimeter (3,0 gram per kubikcentimeter)
• Fas vid rumstemperatur: fast
• Smältpunkt: 2 804 grader Fahrenheit (1,540 grader Celsius)
• Kokpunkt: 5,126 F (2,830 C)
• Antal naturliga isotoper (atomer av samma element med olika antal neutroner): 1. Det finns också 13 konstgjorda isotoper skapade i ett laboratorium.
• Vanligaste isotoper: Sc-45 (100 procent av naturligt överflöd)

Historia

Den ryska kemisten Dmitri Mendeleev, uppfinnare av det periodiska systemet, förutspådde existensen och egenskaperna hos skandium (som han kallade ”ekaboron” – liknande bor) 1869, enligt New World Encyclopedia. Lars Fredrick Nilson, en svensk kemist, upptäckte grundämnet 1879 när man undersökte mineralerna euxenit och gadolinit. Elementet fick sitt namn efter det latinska ordet för Skandinavien, ”Scandia”, på grund av de mineraler där skandium befann sig tid visade sig existera endast på den skandinaviska halvön, enligt Peter van der Krogt, en holländsk historiker. Per Teodor Cleve, en svensk kemist, gjorde länken att det nya elementet som Nilson upptäckte var detsamma som det föreslagna elementet som beskrivs av Mendeleev.

I det första försöket att isolera skandium bearbetade Nilson och hans team 10 kg euxenit och kunde producera cirka två gram skandiumoxid. Enligt New World Encyclopedia framställdes metalliskt skandium inte för första gången fram till 1937 av Werner Fischer, Karl Brünger och Hans Grienseisen, tyska kemister. 1960 producerades 99 procent rent skandium.

Vem visste?

• Scandium oxiderar när det utsätts för luft och dess färg kommer att färgas med gult eller rosa på grund av bildandet av skandiumoxid på ytan, enligt Encyclopedia Britannica.
• Scandium är rikligare på månen (enligt ScandiumFacts) och solen (enligt Los Alamos National Laboratory) än på jorden. Och på jorden tenderar skandiet att spridas tunt över yta snarare än koncentrerad på vissa platser.
• Enligt Minerals Education Coalition bryts skandium huvudsakligen i Kina, Kazakstan, Madagaskar, Norge och Ryssland, med en hel del från lager från det kalla kriget i det förra Sovjetunionen (enligt New World Encyclopedia).
• Enligt Ency clopedia, den totala mängden skandium som produceras i USA betraktas som en ”affärshemlighet i branschen” och tillkännages inte.
• Enligt Lenntech spelar skandium inga roller i biologin och den genomsnittliga personen intar mindre än 0,1 mikrogram per dag utan kända hälsoeffekter.
• Enligt Scandium.org har skandium-aluminiumlegeringar förbättrad styrka, förbättrad motståndskraft mot omkristallisation, minskat kornstorlek och förbättrat motstånd mot hetsprickning konventionella legeringar med så lite som 0,5 procent av legeringen som skandium.
• Scandium används främst för att skapa högintensiv belysning och kvicksilverånglampor (används främst för fotografering och tv / film) Scandium producerar ljus som liknar naturligt solljus, enligt Chemicool. Enligt David Darling, en brittisk astronom och författare, används skandium också i alkaliska batterier, som en katalysator (som skandiumoxid) och för att förbättra groning av växtfrön (som skandiumsulfat).
• USAGeological Survey rapporterar att de högsta användningarna av skandium 2015 var i fasta oxidbränsleceller och aluminium-skandiumlegeringar med mindre mängder skandium som används i keramik, elektronik, lasrar och radioaktiva isotoper.
• Scandium används också i legeringar för att göra specialsportsutrustning, inklusive cykelramar och basebollträn, enligt Chemistry Explained. Fördelarna med att använda skandiumlegeringar jämfört med konventionella legeringar för sportutrustning är ökad styrka, lättare vikt och motstånd mot korrosion.
• En studie från 2003 av Zaki Ahmad, ingenjör från Saudiarabien, publicerad i Journal of Minerals, Metals and Materials Society beskrev vissa tillämpningar av skandiumförstärkt aluminium, inklusive de som beskrivs ovan samt flyg- och rymdtillämpningar (bulkhuvuden, värmeskydd, hjul, bränsle- och avgassystem med mera), fordons- och lufttransporter (hjul , stötfångare, ramar, kolvar, airbag-kapslar), och användas i saltvattenmiljöer, såsom i avsaltningsanläggningar och i båtmotorer.
• Enligt Ahmad var de första användningarna av skandium-aluminiumlegeringar främst drivs av den sovjetiska militären. Legeringarna användes främst på MIG 29-kämparna och i missiler på grund av deras fördelar jämfört med de vanligaste legeringarna vid den tiden (främst aluminium-magnesium och aluminium-litium).
• Enligt Royal Society of Chemistry , radioaktiv isotop scandium-46 används i oljeraffinering som ett spårämne för att övervaka oljerörelsen och i underjordiska rör för att upptäcka läckor.
• Enligt Minerals Education Coalition frigörs vätgas under en reaktion när vatten rinner över skandium på grund av en reaktion med syret i vattnet.
• Enligt New World Encyclopedia ger skandiumföroreningar den blå färgen till variationen av beryl som kallas akvamarin ädelsten.

Aktuell forskning

Majoriteten av forskningen som involverar skandium är användningen av skandiumlegeringar, särskilt med aluminium. De flesta av dessa studier diskuterar fördelarna med att kombinera skandium med andra metaller och vilka legeringar som eventuellt kommer att användas till. Det finns nya metoder för att arbeta med legeringarna, såsom ett patent som inlämnades 1997 av William Tack, en amerikansk uppfinnare, och fortsatta studier om återvinning av skandium från olika resurser, såsom denna studie av Weiwei Wang et al., En grupp australiensiska forskare, publicerade 2010 i Elsevier i avsnittet Hydrometallurgy.

Tacks patent beskriver en metod för användning av aluminium-skandiumlegeringar för att montera strukturer såsom cykelramar genom användning av svetsning. Legeringarna som användes innehöll olika mängder skandium tillsammans med andra ”fyllmedel” inklusive kisel , mangan, magnesium, zirkonium, titan och koppar för att bestämma den bästa kombinationen av material för olika strukturer med hjälp av författarens svetsteknik.

Studien från 2010 beskrev flera processer för utvinning av skandium från flera resurser . Scandium utvinns huvudsakligen som en biprodukt från utvinning av andra malmer såsom uran, aluminium, titan, zirkonium och andra malmer av sällsynt jord. Olika tekniker används för att återvinna skandiet i kvarvarande malmer inklusive urlakning, lösningsmedelsextraktion, nederbörd och kalcinering.

En avhandlingstudie publicerad 2016 av Claire Parker, en havsvetenskapsstudent i Kalifornien, diskuterar vikten av skandium i havet. Spårmetaller är viktiga mikronäringsämnen i havsmiljön, och medan järn är det mest studerade har skandium varit ett av de minst studerade spårämnena som finns i havet. Det finns inga kända biologiska roller för skandium. Därför, enligt författaren, kunde skandiumet som upplöstes i havet relatera till den icke-näringsrika sidan av den oceaniska järncykeln.

Baserat på flera studier och diskuterade i avhandlingen har löst skandium och järn i havet liknande fördelningar, koncentrationer och reaktivitet (baserat på en liknande oorganisk förening). Författaren drar slutsatsen att att studera både järn och skandium och deras egenskaper i havet kan ge ”nya insikter i fysiska, kemiska och biologiska processer som förekommer i havet.”