જાદુઈ દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો સ્કેન્ડિયમ

Sશિરોબિંદુ, એલિમેન્ટ સિમ્બોલ એસસી અને 21 ની અણુ સંખ્યા સાથે, પાણીમાં સરળતાથી દ્રાવ્ય હોય છે, ગરમ પાણીથી સંપર્ક કરી શકે છે, અને હવામાં સરળતાથી ઘાટા થઈ શકે છે. તેની મુખ્ય વેલેન્સ+3 છે. તે ઘણીવાર ગેડોલિનિયમ, એર્બિયમ અને અન્ય તત્વો સાથે ભળી જાય છે, જેમાં ઓછી ઉપજ અને પોપડામાં આશરે 0.0005% ની સામગ્રી હોય છે. સ્કેન્ડિયમનો ઉપયોગ ખાસ કાચ અને હળવા વજનના ઉચ્ચ-તાપમાન એલોય બનાવવા માટે થાય છે.

હાલમાં, વિશ્વમાં સ્કેન્ડિયમના સાબિત અનામત ફક્ત 2 મિલિયન ટન છે, જેમાંથી 90 ~ 95% બોક્સાઈટ, ફોસ્ફોરાઇટ અને આયર્ન ટાઇટેનિયમ ઓર્સમાં સમાયેલ છે, અને યુરેનિયમ, થોરિયમ, ટંગસ્ટન અને દુર્લભ પૃથ્વીના ભાગમાં એક નાનો ભાગ, મુખ્યત્વે રશિયા, ચાઇના, મેડાગાસ્કર અને અન્ય દેશોમાં વિતરિત છે. ચીન સ્કેન્ડિયમ સંસાધનોથી ખૂબ સમૃદ્ધ છે, જેમાં સ્કેન્ડિયમ સંબંધિત વિશાળ ખનિજ અનામત છે. અપૂર્ણ આંકડા અનુસાર, ચીનમાં સ્કેન્ડિયમના અનામત લગભગ 600000 ટન છે, જે બોક્સાઈટ અને ફોસ્ફોરાઇટ થાપણો, દક્ષિણ ચાઇનામાં પોર્ફાયરી અને ક્વાર્ટઝ વેઇન ટંગસ્ટન થાપણોમાં સમાયેલ છે, દક્ષિણ ચાઇનામાં દુર્લભ પૃથ્વી થાપણો, બાયન ઓબો દુર્લભ પૃથ્વી આયર્ન ઓરે ડિપોઝિટ ઇન ઇનર મોંગુઆન સીગિનાઇટ.

સ્કેન્ડિયમની અછતને કારણે, સ્કેન્ડિયમની કિંમત પણ ખૂબ is ંચી છે, અને તેની ટોચ પર, સ્કેન્ડિયમની કિંમત સોનાના ભાવ કરતા 10 ગણી થઈ હતી. જોકે સ્કેન્ડિયમની કિંમતમાં ઘટાડો થયો છે, તે હજી પણ સોનાના ભાવ કરતા ચાર ગણા છે!

ઇતિહાસ શોધ

1869 માં, મેન્ડેલીવે કેલ્શિયમ (40) અને ટાઇટેનિયમ (48) વચ્ચેના અણુ સમૂહમાં અંતર જોયું, અને આગાહી કરી હતી કે અહીં એક અજાણ્યા મધ્યવર્તી અણુ સમૂહ તત્વ પણ છે. તેમણે આગાહી કરી હતી કે તેનું ox કસાઈડ x ₂ o Å છે. 1879 માં સ્વીડનની અપ્સલા યુનિવર્સિટીના લાર્સ ફ્રેડરિક નિલ્સન દ્વારા સ્કેન્ડિયમની શોધ થઈ. તેણે તેને કાળા દુર્લભ સોનાની ખાણમાંથી કા racted ્યું, એક જટિલ ઓર જેમાં 8 પ્રકારના મેટલ ox કસાઈડ હોય છે. તેણે કા racted ્યું છેએર્બિયમ (iii) ઓક્સાઇડકાળા દુર્લભ સોનાના ઓરથી, અને પ્રાપ્તયેટરબિયમ (iii) ઓક્સાઇડઆ ox કસાઈડમાંથી, અને હળવા તત્વનું બીજું ox ક્સાઇડ છે, જેનું સ્પેક્ટ્રમ બતાવે છે કે તે એક અજ્ unknown ાત ધાતુ છે. આ મેન્ડેલીવ દ્વારા આગાહી કરેલી ધાતુ છે, જેનું ox કસાઈડ છે₂તરવું. સ્કેન્ડિયમ મેટલ પોતે જ ઉત્પન્ન થયું હતુંસ્ક scીન્ડિયમ ક્લોરાઇડ1937 માં ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક ગલન દ્વારા.

મેદિલિવ

વિદ્યુત -રૂપરેખાંકન

ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D1

બિહામક ધાતુ

સ્કેન્ડિયમ એ 1541 of ના ગલનબિંદુ અને 2831 of નો ઉકળતા બિંદુ સાથે નરમ, ચાંદીના સફેદ સંક્રમણ ધાતુ છે.

તેની શોધ પછી નોંધપાત્ર સમય માટે, ઉત્પાદનમાં તેની મુશ્કેલીને કારણે સ્કેન્ડિયમનો ઉપયોગ દર્શાવવામાં આવ્યો ન હતો. દુર્લભ પૃથ્વી તત્વ અલગ પદ્ધતિઓના વધતા સુધારણા સાથે, હવે સ્કેન્ડિયમ સંયોજનોને શુદ્ધ કરવા માટે એક પરિપક્વ પ્રક્રિયા પ્રવાહ છે. કારણ કે સ્કેન્ડિયમ યટ્રિયમ અને લ nt ન્થેનાઇડ કરતા ઓછી આલ્કલાઇન છે, તેથી હાઇડ્રોક્સાઇડ સૌથી નબળું છે, તેથી સ્કેન્ડિયમ ધરાવતા દુર્લભ પૃથ્વી તત્વ મિશ્ર ખનિજને "પગલા વરસાદ" પદ્ધતિ દ્વારા અલગ કરવામાં આવશે જ્યારે સ્કેન્ડિયમ (III) હાઇડ્રોક્સાઇડને ઉકેલમાં સ્થાનાંતરિત કર્યા પછી એમોનિયા સાથે સારવાર આપવામાં આવે છે. બીજી પદ્ધતિ એ છે કે નાઈટ્રેટના ધ્રુવીય વિઘટન દ્વારા સ્કેન્ડિયમ નાઇટ્રેટને અલગ કરવું. કારણ કે સ્કેન્ડિયમ નાઇટ્રેટ વિઘટન માટે સૌથી સહેલું છે, સ્કેન્ડિયમ અલગ કરી શકાય છે. આ ઉપરાંત, યુરેનિયમ, થોરિયમ, ટંગસ્ટન, ટીન અને અન્ય ખનિજ થાપણોથી તેની સાથેની સ્કેન્ડિયમની વ્યાપક પુન recovery પ્રાપ્તિ પણ સ્કેન્ડિયમનો મહત્વપૂર્ણ સ્રોત છે.

શુદ્ધ સ્કેન્ડિયમ કમ્પાઉન્ડ મેળવ્યા પછી, તે એસસીસીએલ into માં રૂપાંતરિત થાય છે અને કેસીએલ અને એલઆઈસીએલ સાથે ઓગાળવામાં આવે છે. પીગળેલા ઝીંકનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોલિસિસ માટે કેથોડ તરીકે થાય છે, જેના કારણે સ્કેન્ડિયમ ઝીંક ઇલેક્ટ્રોડ પર વરસાદ કરે છે. તે પછી, મેટાલિક સ્કેન્ડિયમ મેળવવા માટે ઝીંક બાષ્પીભવન થાય છે. આ ખૂબ જ સક્રિય રાસાયણિક ગુણધર્મોવાળી હળવા વજનની ચાંદીની સફેદ ધાતુ છે, જે હાઇડ્રોજન ગેસ ઉત્પન્ન કરવા માટે ગરમ પાણીથી પ્રતિક્રિયા આપી શકે છે. તેથી તમે ચિત્રમાં જે ધાતુના સ્કેન્ડિયમ જુઓ છો તે બોટલમાં સીલ કરવામાં આવે છે અને આર્ગોન ગેસથી સુરક્ષિત છે, નહીં તો સ્કેન્ડિયમ ઝડપથી ઘેરા પીળો અથવા ગ્રે ox કસાઈડ સ્તર બનાવશે, તેની ચળકતી ધાતુની ચમક ગુમાવી દેશે.

અરજી

પ્રકાશ ઉદ્યોગ

સ્કેન્ડિયમનો ઉપયોગ ખૂબ તેજસ્વી દિશામાં કેન્દ્રિત છે, અને તેને પ્રકાશનો પુત્ર કહેવાનો અતિશયોક્તિ નથી. સ્કેન્ડિયમના પ્રથમ જાદુઈ હથિયારને સ્કેન્ડિયમ સોડિયમ લેમ્પ કહેવામાં આવે છે, જેનો ઉપયોગ હજારો ઘરોમાં પ્રકાશ લાવવા માટે થઈ શકે છે. આ મેટલ હાયલાઇડ ઇલેક્ટ્રિક લાઇટ છે: બલ્બ સોડિયમ આયોડાઇડ અને સ્કેન્ડિયમ ટ્રાયડાઇડથી ભરેલું છે, અને તે જ સમયે સ્કેન્ડિયમ અને સોડિયમ વરખ ઉમેરવામાં આવે છે. ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ સ્રાવ દરમિયાન, સ્કેન્ડિયમ આયનો અને સોડિયમ આયનો અનુક્રમે તેમની લાક્ષણિકતા ઉત્સર્જન તરંગલંબાઇનો પ્રકાશ ઉત્સર્જન કરે છે. સોડિયમની સ્પેક્ટ્રલ લાઇન 589.0 અને 589.6 એનએમ, બે પ્રખ્યાત પીળી લાઇટ્સ છે, જ્યારે સ્કેન્ડિયમની વર્ણપટ્ટી લાઇનો 361.3 ~ 424.7 એનએમ છે, જે અલ્ટ્રાવાયોલેટ અને વાદળી પ્રકાશ ઉત્સર્જનની શ્રેણી છે. કારણ કે તેઓ એકબીજાને પૂરક બનાવે છે, એકંદરે પ્રકાશ રંગનો રંગ સફેદ પ્રકાશ છે. તે ચોક્કસપણે છે કારણ કે સ્કેન્ડિયમ સોડિયમ લેમ્પ્સમાં ઉચ્ચ તેજસ્વી કાર્યક્ષમતા, સારા પ્રકાશ રંગ, પાવર સેવિંગ, લાંબી સેવા જીવન અને મજબૂત ધુમ્મસ તોડવાની ક્ષમતાની લાક્ષણિકતાઓ છે કે તેઓ ટેલિવિઝન કેમેરા, ચોરસ, રમતગમતના સ્થળો અને માર્ગ લાઇટિંગ માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગ કરી શકે છે અને તે ત્રીજી પે generation ીના પ્રકાશ સ્રોતો તરીકે ઓળખાય છે. ચીનમાં, આ પ્રકારનો દીવો ધીમે ધીમે નવી તકનીક તરીકે બ ed તી આપવામાં આવી રહી છે, જ્યારે કેટલાક વિકસિત દેશોમાં, 1980 ના દાયકાની શરૂઆતમાં આ પ્રકારનો દીવો વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવામાં આવ્યો હતો.

સ્કેન્ડિયમનું બીજું જાદુઈ શસ્ત્ર એ સૌર ફોટોવોલ્ટેઇક કોષો છે, જે જમીન પર પથરાયેલા પ્રકાશને એકત્રિત કરી શકે છે અને માનવ સમાજને ચલાવવા માટે તેને વીજળીમાં ફેરવી શકે છે. મેટલ ઇન્સ્યુલેટર સેમિકન્ડક્ટર સિલિકોન સોલર સેલ્સ અને સોલર સેલ્સમાં સ્કેન્ડિયમ શ્રેષ્ઠ અવરોધ ધાતુ છે.

તેના ત્રીજા જાદુઈ હથિયારને γ રે સ્રોત કહેવામાં આવે છે, આ જાદુઈ શસ્ત્ર તેના પોતાના પર તેજસ્વી રીતે ચમકશે, પરંતુ આ પ્રકારનો પ્રકાશ નગ્ન આંખ દ્વારા પ્રાપ્ત કરી શકાતો નથી, તે ઉચ્ચ- energy ર્જા ફોટોન પ્રવાહ છે. આપણે સામાન્ય રીતે ખનિજોમાંથી 45 એસસી કા ract ીએ છીએ, જે સ્કેન્ડિયમનો એકમાત્ર કુદરતી આઇસોટોપ્સ છે. દરેક 45 એસસી ન્યુક્લિયસમાં 21 પ્રોટોન અને 24 ન્યુટ્રોન હોય છે. 46 એસસી, એક કૃત્રિમ કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ, રેડિયેશન સ્રોત અથવા ટ્રેસર અણુ તરીકે પણ જીવલેણ ગાંઠોની રેડિયોચિકિત્સા માટે ઉપયોગ કરી શકાય છે. યટ્રિયમ ગેલિયમ સ્કેન્ડિયમ ગાર્નેટ લેસર જેવી અરજીઓ પણ છે,સ્ક scીન્ડિયમ ફ્લોરાઇડટેલિવિઝન પર ગ્લાસ ઇન્ફ્રારેડ ઓપ્ટિકલ ફાઇબર અને સ્કેન્ડિયમ કોટેડ કેથોડ રે ટ્યુબ. એવું લાગે છે કે સ્કેન્ડિયમ તેજ સાથે જન્મે છે.

એલોય ઉદ્યોગ

તેના મૂળભૂત સ્વરૂપમાં સ્કેન્ડિયમનો ઉપયોગ ડોપિંગ એલ્યુમિનિયમ એલોય માટે વ્યાપકપણે કરવામાં આવ્યો છે. એલ્યુમિનિયમના થોડા હજારમા ભાગમાં ઉમેરવામાં આવે ત્યાં સુધી, એક નવો એએલ 3 એસસી તબક્કો બનાવવામાં આવશે, જે એલ્યુમિનિયમ એલોયમાં રૂપકની ભૂમિકા ભજવશે અને એલોયની રચના અને ગુણધર્મોને નોંધપાત્ર રીતે બદલશે. 0.2% ~ 0.4% એસસી (જે ખરેખર ઘર પર તળેલા શાકભાજીને હલાવવા માટે મીઠું ઉમેરવાના પ્રમાણ સમાન છે, ફક્ત થોડુંક જરૂરી છે) એલોયના પુન: સ્થાપિત તાપમાનમાં 150-200 ℃ નો વધારો કરી શકે છે, અને ઉચ્ચ-તાપમાનની શક્તિ, માળખાકીય સ્થિરતા, વેલ્ડીંગ પ્રદર્શન અને કાટ પ્રતિકારમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરી શકે છે. તે ment ંચા તાપમાને લાંબા ગાળાના કાર્ય દરમિયાન થવાનું સરળ એમ્બિટેમેન્ટની ઘટનાને પણ ટાળી શકે છે. ઉચ્ચ તાકાત અને ઉચ્ચ કઠિનતા એલ્યુમિનિયમ એલોય, નવી ઉચ્ચ-શક્તિ કાટ-પ્રતિરોધક વેલ્ડેબલ એલ્યુમિનિયમ એલોય, નવી ઉચ્ચ-તાપમાન એલ્યુમિનિયમ એલોય, ઉચ્ચ-શક્તિ ન્યુટ્રોન ઇરેડિયેશન રેઝિસ્ટન્ટ એલ્યુમિનિયમ એલોય, વગેરે, એરોસ્પેસ, ઉડ્ડયન, વહાણો, હળવા રીક્લેટર્સ, હળવા રીક્લેટર્સ અને ખૂબ જ આકર્ષક વિકાસની સંભાવના ધરાવે છે.

સ્કેન્ડિયમ એ લોખંડ માટે એક ઉત્તમ સંશોધક પણ છે, અને સ્કેન્ડિયમની થોડી માત્રામાં કાસ્ટ આયર્નની તાકાત અને કઠિનતામાં નોંધપાત્ર સુધારો થઈ શકે છે. આ ઉપરાંત, સ્કેન્ડિયમનો ઉપયોગ ઉચ્ચ-તાપમાન ટંગસ્ટન અને ક્રોમિયમ એલોય્સ માટે એડિટિવ તરીકે પણ થઈ શકે છે. અલબત્ત, અન્ય લોકો માટે લગ્નના કપડાં બનાવવા ઉપરાંત, સ્કેન્ડિયમમાં mel ંચું ગલનબિંદુ હોય છે અને તેની ઘનતા એલ્યુમિનિયમ જેવી જ હોય ​​છે, અને તે સ્કેન્ડિયમ ટાઇટેનિયમ એલોય અને સ્કેન્ડિયમ મેગ્નેશિયમ એલોય જેવા ઉચ્ચ ગલનબિંદુ લાઇટવેઇટ એલોયમાં પણ વપરાય છે. જો કે, તેની price ંચી કિંમતને કારણે, તેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ફક્ત સ્પેસ શટલ્સ અને રોકેટ જેવા ઉચ્ચ-ઉત્પાદન ઉદ્યોગોમાં થાય છે.

સામગ્રી

સ્કેન્ડિયમ, એક જ પદાર્થ, સામાન્ય રીતે એલોયમાં વપરાય છે, અને તેના ox ક્સાઇડ સિરામિક સામગ્રીમાં સમાન રીતે મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. ટેટ્રાગોનલ ઝિર્કોનીયા સિરામિક સામગ્રી, જેનો ઉપયોગ નક્કર ox ક્સાઇડ બળતણ કોષો માટે ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી તરીકે થઈ શકે છે, તેમાં એક અનન્ય મિલકત છે જ્યાં પર્યાવરણમાં વધતા તાપમાન અને ઓક્સિજનની સાંદ્રતા સાથે આ ઇલેક્ટ્રોલાઇટની વાહકતા વધે છે. જો કે, આ સિરામિક સામગ્રીની સ્ફટિક રચના પોતે જ સ્થિર રીતે અસ્તિત્વમાં નથી અને તેનું industrial દ્યોગિક મૂલ્ય નથી; કેટલાક પદાર્થોને ડોપ કરવા માટે જરૂરી છે જે તેની મૂળ ગુણધર્મોને જાળવવા માટે આ રચનાને ઠીક કરી શકે છે. 6 ~ 10% સ્કેન્ડિયમ ox કસાઈડ ઉમેરવું એ કોંક્રિટ સ્ટ્રક્ચર જેવું છે, જેથી ઝિર્કોનીયાને ચોરસ જાળી પર સ્થિર કરી શકાય.

ત્યાં એન્જિનિયરિંગ સિરામિક સામગ્રી છે જેમ કે ઉચ્ચ-શક્તિ અને ઉચ્ચ-તાપમાન પ્રતિરોધક સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ ડેન્સિફાયર્સ અને સ્ટેબિલાઇઝર્સ તરીકે.

ઘનફાયર તરીકે,બિહામણું ઓક્સાઇડસરસ કણોની ધાર પર એક પ્રત્યાવર્તન તબક્કો એસસી 2 એસઆઈ 2 ઓ 7 બનાવી શકે છે, આમ એન્જિનિયરિંગ સિરામિક્સના ઉચ્ચ-તાપમાનના વિરૂપતાને ઘટાડે છે. અન્ય ox ક્સાઇડની તુલનામાં, તે સિલિકોન નાઇટ્રાઇડના ઉચ્ચ-તાપમાનના યાંત્રિક ગુણધર્મોને વધુ સારી રીતે સુધારી શકે છે.

ઉત્પ્રેરક રસાયણશાસ્ત્ર

કેમિકલ એન્જિનિયરિંગમાં, સ્કેન્ડિયમનો ઉપયોગ હંમેશાં ઉત્પ્રેરક તરીકે થાય છે, જ્યારે એસસી 2 ઓ 3 નો ઉપયોગ ઇથેનોલ અથવા આઇસોપ્રોપ ol નોલના ડિહાઇડ્રેશન અને ડિઓક્સિડેશન, એસિટિક એસિડનું વિઘટન અને સીઓ અને એચ 2 માંથી ઇથિલિનના ઉત્પાદન માટે થઈ શકે છે. એસસી 2 ઓ 3 ધરાવતો પીટી અલ કેટેલિસ્ટ, પેટ્રોકેમિકલ ઉદ્યોગમાં ભારે તેલ હાઇડ્રોજન શુદ્ધિકરણ અને શુદ્ધિકરણ પ્રક્રિયાઓ માટે પણ એક મહત્વપૂર્ણ ઉત્પ્રેરક છે. કુમેન જેવી ઉત્પ્રેરક ક્રેકીંગ પ્રતિક્રિયાઓમાં, એસસી-વાય ઝિઓલાઇટ ઉત્પ્રેરકની પ્રવૃત્તિ એલ્યુમિનિયમ સિલિકેટ ઉત્પ્રેરક કરતા 1000 ગણી વધારે છે; કેટલાક પરંપરાગત ઉત્પ્રેરકોની તુલનામાં, સ્કેન્ડિયમ ઉત્પ્રેરકોની વિકાસની સંભાવના ખૂબ તેજસ્વી હશે.

અણુ energyર્જા ઉદ્યોગ

ઉચ્ચ તાપમાનના રિએક્ટર પરમાણુ બળતણમાં યુઓ 2 માં એસસી 2 ઓ 3 ની થોડી માત્રા ઉમેરવાથી યુઓ 2 થી યુ 3 ઓ 8 રૂપાંતરને કારણે જાળીના પરિવર્તન, વોલ્યુમ વધારો અને ક્રેકીંગ ટાળી શકે છે.

બળતણ કોષ

એ જ રીતે, નિકલ અલ્કલી બેટરીમાં 2.5% થી 25% સ્કેન્ડિયમ ઉમેરવાથી તેમની સેવા જીવનમાં વધારો થશે.

કૃષિ -સંવર્ધન

કૃષિમાં, મકાઈ, સલાદ, વટાણા, ઘઉં અને સૂર્યમુખી જેવા બીજને સ્કેન્ડિયમ સલ્ફેટથી સારવાર આપી શકાય છે (સાંદ્રતા સામાન્ય રીતે 10-3 ~ 10-8 મોલ/એલ હોય છે, વિવિધ છોડ અલગ હશે), અને અંકુરણને પ્રોત્સાહન આપવાની વાસ્તવિક અસર પ્રાપ્ત થઈ છે. 8 કલાક પછી, મૂળ અને કળીઓનું શુષ્ક વજન રોપાઓની તુલનામાં અનુક્રમે% 37% અને% 78% વધ્યું છે, પરંતુ પદ્ધતિ હજી અભ્યાસ હેઠળ છે.

નીલસનનું ધ્યાન આજે પરમાણુ સમૂહ ડેટાના દેવા તરફથી, સ્કેન્ડિયમ ફક્ત સો કે વીસ વર્ષથી લોકોની દ્રષ્ટિમાં પ્રવેશ્યું છે, પરંતુ તે લગભગ સો વર્ષથી બેંચ પર બેઠો છે. પાછલા સદીના અંતમાં ભૌતિક વિજ્ of ાનના ઉત્સાહી વિકાસ સુધી તે તેમના માટે જોમ લાવ્યો ન હતો. આજે, સ્કેન્ડિયમ સહિતના દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો, સામગ્રી વિજ્ in ાનમાં ગરમ ​​તારાઓ બની ગયા છે, હજારો સિસ્ટમોમાં હંમેશાં બદલાતી ભૂમિકા ભજવે છે, દરરોજ આપણા જીવનમાં વધુ સુવિધા લાવે છે, અને આર્થિક મૂલ્ય બનાવે છે જે માપવા માટે વધુ મુશ્કેલ છે.