钪(Scandium)是一种化学元素,原子序数为21,元素符号为Sc,属于过渡金属。
以下为你详细介绍: 基本性质 物理性质:钪是一种柔软、银白色的金属,具有良好的光泽。
密度为2.989 g/cm³,熔点1541℃,沸点2831℃ 。
它的质地相对较软,比铝稍硬一些。
化学性质:钪的化学性质较为活泼,在空气中容易被氧化,表面形成一层薄的氧化膜,这层氧化膜可以防止内部金属进一步被氧化。
它能与热水发生反应放出氢气,也能溶于酸,生成相应的盐。
例如,钪与盐酸反应会生成氯化钪和氢气:2Sc + 6HCl = 2ScCl₃+ 3H₂↑。
发现历史 钪是1879年由瑞典化学家拉斯·弗雷德里克·尼尔森(Lars Fredrik Nilson)发现的。
当时,尼尔森在研究黑稀金矿等矿石时,经过复杂的分离和分析过程,从其中提炼出了一种新的元素,并以斯堪的纳维亚半岛(Scandinavia)的名字将其命名为“Scandium”,中文译为“钪”。
门捷列夫在提出元素周期律时,曾预言了一些当时尚未发现的元素的存在和性质,钪就是其中之一,尼尔森的发现证实了门捷列夫的预言。
地壳中的分布与提取 分布:钪在地壳中的含量并不高,大约为 22 ppm(百万分之一),但分布较为分散,很少有独立的钪矿物,常与其他矿物共生,比如钛铁矿、锆英石、钨矿等。
提取:由于钪在矿石中的含量较低且分散,其提取过程比较复杂。
通常需要先对含有钪的矿石进行选矿富集,然后采用化学方法,如酸浸、碱熔等,将钪从矿石中溶解出来,再通过离子交换、溶剂萃取等一系列分离和提纯技术,最终得到纯度较高的钪化合物或金属钪。
主要用途 航空航天领域:钪铝合金是钪的重要应用领域之一。
在铝中加入适量的钪,可以显著提高铝合金的强度、硬度、耐热性和抗腐蚀性,同时减轻材料的重量。
因此,钪铝合金被广泛应用于制造飞机的机翼、机身、发动机部件以及航天器的结构件等,有助于提高航空航天器的性能和可靠性,并降低能耗。
电子工业:氧化钪(Sc₂O₃ )具有高介电常数、良好的热稳定性和化学稳定性等优点,在电子工业中可用于制造电子元件,如作为半导体器件的栅极绝缘层材料,有助于提高芯片的性能和集成度,推动电子产品向更小尺寸、更高性能的方向发展。
照明领域:钪钠灯是一种高效的照明灯具,它利用钪和钠的化合物作为发光材料。
钪钠灯发出的光接近自然光,具有发光效率高、显色性好等优点,广泛应用于广场、体育馆、街道等公共场所的照明。
核工业:钪的某些同位素具有特殊的核性质,在核工业中也有一定的应用。
例如,钪 - 46 是一种放射性同位素,可用于核反应堆的中子通量测量以及作为示踪剂,用于研究物质在复杂环境中的行为和反应过程。