اسکاندیم

 

اسکاندیم یک فلز نقره ای رنگ است که نرم و دارای چگالی حدود سه برابر آب می باشد. این فلز انتقالی بر اساس جدول تناوبی، ۳۱مین عنصر فراوان در پوسته زمین است و در بیش از ۸۰۰ ماده معدنی یافت شده می شود. طبق این معادن، در این مواد معدنی، اسکاندیم به شکل اکسید Sc۲O۳، همچنین به عنوان اسکاندیا یا اکسید اسکاندیم یافت می شود.

 

کاربردهای تجاری زیادی برای این عنصر اسکاندیوم وجود دارد، به طوری که حتی اگر هزینه اسکاندیم به طور معمول زیاد باشد ولی بازهم برای هر کیلوگرم اکسید اسکاندیم چند هزار دلار و برای اسکاندیم خالص تا چند صد هزار دلار هزینه پرداخت می گردد.

 

خواص و مشخصات شناسایی اسکاندیم

 

خواص  مشخصات
شکل فیزیکی                                                   فلز نقره ای رنگ فرمول شیمیایی                                                                   ۲۱Sc
دانسیته                                                             (g/cm۳) ۲.۹۸۵ وزن اتمی استاندارد                                                         ۴۴.۹۵۵
نقطه ذوب                                                                  (۰C)1541 شماره (CAS No)                                                        ۷۴۴۰-۲۰-۲
نقطه جوش                                                                (۰C)2836 ساختار کریستالی                                             هگزاگونال، hcp

 

کشف اسکاندیوم

 

در سال ۱۸۶۹، مندلیف متوجه شد که در وزن اتمی بین کلسیم (۴۰) و تیتانیوم (۴۸) فاصله وجود دارد و پیش بینی کرد که یک عنصر کشف نشده با وزن اتمی متوسط وجود داشته باشد. وی پیش بینی کرد که اکسید آن X۲O۳ باشد.

 

در سال ۱۸۷۹ اسکاندیوم توسط لارس فردریک نیلسون از دانشگاه اپسالا سوئد کشف شد. او آن را از اکسینیت، یک ماده معدنی پیچیده حاوی هشت اکسید فلز  استخراج کرد. او قبلاً اکسید اربیوم را از اکسینیت استخراج کرده بود و از این اکسید اکسید ایتربیم و سپس اکسید دیگری از یک عنصر سبک تر که طیف اتمی آن را فلزی ناشناخته نشان داده بود، بدست آورد.

 

این همان فلزی بود که مندلیف پیش بینی کرده بود و اکسید آن Sc۲O۳ بود. فلز اسکاندیم خالص در سال ۱۹۳۷ با الکترولیز کلرید اسکاندیم مذاب تولید شد.

 

کاربردهای اسکاندیم

 

کاربردهای اسکاندیم

 

اسکاندیوم یکی از مواد شیمیایی نادر است که در خانه ها و وسایلی نظیر تلویزیون های رنگی، لامپ های فلورسنت، لامپ های کم مصرف و عینک قابل مشاهده است. استفاده از این ماده به دلیل مناسب بودن برای تولید کاتالیزورها و صیقل دادن شیشه، هنوز در حال رشد است.

 

کاربرد اصلی این عنصر از نظر حجم بالا، در آلیاژهای آلومینیوم – اسکاندیم برای صنایع هوافضا و تجهیزات ورزشی (دوچرخه، چوب بیسبال و غیره) است که به مواد با عملکرد بالا متکی هستند. نشان داده شده است که باعث کاهش ترک خوردگی انجماد در هنگام جوشکاری آلیاژهای آلومینیوم با مقاومت بالا می شود.

 

اسکاندیوم در محیط

 

اسکاندیوم در محیط

 

اسکاندیم به ندرت در طبیعت یافت می شود، زیرا در مقادیر بسیار کم اتفاق می افتد و معمولاً فقط در دو نوع ماده معدنی مختلف وجود دارد. تورتویتیت منبع اصلی اسکاندیم است و محصولات جانبی باطله آسیاب اورانیوم نیز منبع مهمی هستند. میزان تولید جهانی فقط ۵۰ کیلوگرم در سال است و برآوردی از میزان بالقوه موجود وجود ندارد.

 

اسکاندیوم خالص پنجاهمین عنصر فراوان در کوره است، که به طور گسترده توزیع شده و در مقادیر کمیاب در بیش از ۸۰۰ ماده معدنی وجود دارد. تصور می شود که رنگ آبی انواع بریل آکوامارین در اثر اسکاندیم ایجاد شود.

 

فقط حدود ۳٪ گیاهانی که از نظر اسکاندیم مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند، وجود آن را نشان می دهند و حتی آن مقادیر نیز اندک بوده است، به طوریکه مقدار آن در سبزیجات فقط ۵ ppb و در چمن ۷۰ ppb بوده است.

 

تأثیر فلز اسکاندیم

 

تأثیر فلز اسکاندیم

 

گرچه گاهی اوقات، به اشتباه، اسکاندیم یکی از مواد نادر پوسته زمین است، اما در واقع از نظر شیمیایی به آلومینیوم نزدیک می باشد. بنابراین، لازم است که جداگانه تصفیه شود، به ویژه با توجه به پیشرفت های اخیر در آلیاژهای آلومینیوم حاوی اسکاندیم، به ویژه اعضای سری ۵XXX آلومینیوم – منیزیم این کار ضروری است.

 

افزودن اسکاندیوم باعث بهبود خواص مکانیکی از جمله انعطاف پذیری و افزایش مقاومت در برابر ترک می شود. آزمایش های پلاریزاسیون بر روی یک کریستال مصنوعی با ترکیب بین فلزی Al۳Sc نشان داده است که دارای کمترین فعالیت کاتدی از همه پراکندگی های آلومینیوم معمول است همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است.

 

نتایج اندازه گیری ها نشان می دهد که افزودن اسکاندیم هیچ گونه خطری از نظر شروع خوردگی حفره ای ندارد. تصویر بالا فعالیت کاتدی میکروسل اندازه گیری پراکندگی اصلی در -۹۵۰ میلی ولت SCE در NaCl 0.1M را نشان می دهد.

 

اثرات اسکاندیوم بر سلامت و محیط زیست

 

اسکاندیم نقش بیولوژیکی ندارد. فقط مقادیر کمی از آن در زنجیره غذاییما وجود دارد، بنابراین مصرف روزانه افراد به طور متوسط ​​کمتر از ۰.۱ میکروگرم است. این ماده  سمی نیست، اگرچه پیشنهادهایی مبنی بر سرطان زا بودن برخی از ترکیبات آن مطرح شده است.

 

اسکاندیم بیشتر در محیط کار خطرناک است، به این دلیل که می توان دمپرها و گازها را از طریق هوا استشمام کرد. این امر می تواند به خصوص در معرض طولانی مدت، باعث آمبولی ریه شود. اسکاندیوم هنگام تجمع آن در کبد انسان می تواند تهدید کننده باشد.

 

اسکاندیم در بسیاری از نقاط مختلف، عمدتاً توسط صنایع تولید کننده بنزین، در محیط زیست رها می شود. در صورت دور ریختن وسایل منزل نیز می تواند وارد محیط شود.

 

این ماده  به تدریج در خاک ها و آب های زیرزمینی تجمع خواهد یافت و در نهایت منجر به افزایش غلظت آن در انسان، حیوانات و ذرات خاک خواهد شد. اسکاندیم باعث آسیب غشای سلولی حیوانات می شود، که چندین تأثیر منفی بر تولید مثل و عملکرد سیستم عصبی آنها می گذارد.

 

تحقیقات جاری

 

تحقیقات جاری عنصر اسکاندیم

 

اکثر تحقیقات مربوط به اسکاندیم، استفاده از آلیاژهای اسکاندیم به ویژه با آلومینیوم است. بیشتر این مطالعات در مورد مزایای ترکیب این عنصر با فلزات دیگر و اینکه آلیاژهای مورد استفاده برای چه مواردی استفاده می شوند، بحث می کنند.

 

روش های جدیدی برای کار با آلیاژها وجود دارد، مانند اختراع ثبت شده در سال ۱۹۹۷ توسط ویلیام تاک، مخترع آمریکایی، و ادامه تحصیل در مورد استخراج اسکاندیم از منابع مختلف، مانند مطالعه گروهی از استرالیا محققان، در سال ۲۰۱۰ در الزویر در بخش هیدرومتالوژی منتشر شده است.

 

حق ثبت اختراع این گروه، روشی را برای استفاده از آلیاژهای آلومینیوم – اسکاندیم برای مونتاژ سازه هایی مانند قاب دوچرخه با استفاده از جوشکاری توصیف کرده است. آلیاژهای مورد استفاده حاوی مقادیر مختلفی از اسکاندیم همراه با “پرکننده” های دیگر از جمله سیلیکون، منگنز، منیزیم، زیرکونیوم، تیتانیوم و مس برای تعیین بهترین ترکیب مواد برای سازه های مختلف با استفاده از روش جوشکاری بوده است.

 

یک مطالعه پایان نامه که در سال ۲۰۱۶ توسط کلر پارکر، دانشجوی علوم اقیانوس در کالیفرنیا منتشر شده است، اهمیت اسکاندیم در اقیانوس را مورد بحث قرار می دهد. فلزات کمیاب، عناصر ریز مغذی ضروری در سلامت محیط اقیانوس هستند، و در حالی که آهن بیشترین مورد مطالعه را دارد، اسکاندیوم نیزز یکی از عناصر کمیاب کمتر مطالعه شده در اقیانوس ها می باشد.

 

هیچ نقش بیولوژیکی شناخته شده ای برای این عنصر وجود ندارد. بنابراین، به گفته نویسنده، اسکاندیم حل شده در اقیانوس می تواند مربوط به بخش غیر مغذی چرخه آهن اقیانوسی باشد.

 

 

جهت جستجوی محصولات شیمیایی اینجا جستجو کنید.

خرید مواد شیمیایی از این سایت تحت گارانتی دکتر شاهرضایی می باشد.