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发布时间:2022-03-02 16:31:05      点击次数:108      文章作者:

——鈧(Kàng)的简体字。钪是一种银白色的三价金属元素。质软,易溶于酸。一般在空气中迅速氧化而失去光泽。主要存在于极稀少的钪钇石中。可用以制特种玻璃及轻质耐高温合金等。元素符号Sc。原子量45.1(克利夫,1879)。原子体积15立方厘米/摩尔。地壳中含量16ppm。元素在太阳中的含量0.04ppm。元素在海水中的含量(太平洋表面)0.00000035ppm。可以形成Eb2O3形式的化合物,其比重3.5,碱性强于氧化铝,弱于氧化钇和氧化镁;是否能与氯化铵反应还是疑问。钪土Sc2O3,其比重3.86,碱性强于氧化铝,弱于氧化钇和氧化镁,与氯化铵不反应。氧化态:Main Sc+2,Sc+3,Other。电离能(kJ/mol):M-M+631,M+-M2+1235,M2+-M3+2389,M3+-M4+7089,M4+-M5+8844,M5+-M6+10720,M6+-M7+13320,M7+-M8+15310,M8+-M9+17369,M9+-M10+21740。晶胞参数:a=330.9pm,b=330.9pm,c=527.33pm,α=90°,β=90°,γ=120°。在元素周期表中位于3族4周期d元素分区。密度2985kg/m3。地壳含量5×10-4%。原子量44.955910。原子半径160(184)pm。共价半径144pm。晶体结构:晶胞为六方晶胞。电子在每能级的排布2,8,9,2。氧化价3(弱碱性)。晶体结构六角形。物质状态:固态。熔点1814K(1541℃)。沸点3103K(2830℃。摩尔体积15.00×10-6m3/mol。汽化热314.2kJ/mol。熔化热14.1kJ/mol。蒸气压22.1帕(1812K)。电负性1.36(鲍林标度)。比热568J/(kg·K)。电导率1.77×106/(米欧姆)。热导率15.8W/(m·K)。钪在1879年被LarsFrederickNilson发现,名称由scandinavia(斯堪的那维亚半岛)。在元素化学里,有一系列性质非常接近的金属元素被称为稀土元素。这一系列中包括了十五个镧系元素--镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu);以及和这些同族而性质相似的两个更轻的元素:钪(Sc)和钇(Y)。这一系列元素最初是从瑞典产的比较稀少的矿物中发现的。“土”是当时对不溶于水的金属氧化物的统称,因此得名稀土(Rare earth)。在这十七个元素里面,钪的排位是最靠前的,原子序数只有21,不过就发现而言,钪比他在元素周期表上面的左邻右舍都要晚了差不多上百年,即使在稀土里面,钪的发现也不是较早的,排列在钇、铈、镧、铒、铽和镱后面,名列第七。在被发现后相当长一段时间里,因为难于制得,钪的用途一直没有表现出来。随着对稀土元素分离方法的日益改进,如今用于提纯钪的化合物,已经有了相当成熟的工艺流程。因为钪比起钇和镧系元素来,氢氧化物的碱性是最弱的,所以包含了钪的稀土元素混生矿,经过处理转入溶液后用氨处理时,氢氧化钪将首先析出,故应用“分级沉淀”法可比较容易地把它从稀土元素中分离出来。另一种方法是利用硝酸盐的分极分解进行分离,由于硝酸钪最容易分解,可以达到分离出钪的目的。另外,在铀、钍、钨、锡等矿藏中综合回收伴生的钪也是钪的重要来源之一。获得了纯净的钪的化合物之后,将其转化为ScCl3,与KCl、LiCl共熔,用熔融的锌作为阴极进行电解,使钪就会在锌极上析出,然后将锌蒸去可以得到金属钪。这是一种轻质的银白色金属,化学性质也非常活泼,可以和热水反应生成氢气。所以图片中大家看到的金属钪被密封在瓶子里,用氩气加以保护,否则钪会很快生成一个暗黄色或者灰色的氧化层,失去那种闪亮的金属光泽。比较有趣的是,钪的用途(作为主要工作物质,而不是用于掺杂的)都集中在很光明的方向,称他为光明之子也不为过。钪的第一件法宝叫做钪钠灯,可以用来给千家万户带来光明。这是一种金属卤化物电光源:在灯泡中充入碘化钠和碘化钪,同时加入钪和钠箔,在高压放电时,钪离子和钠离子分别发出他们的特征发射波长的光,钠的谱线为589.0和589.6nm两条着名的黄色光线,而钪的谱线为361.3-424.7nm的一系列近紫外和蓝色光发射,因为互为补色,产生的总体光色就是白色光。正是由于钪钠灯具有发光效率高、光色好、节电、使用寿命长和破雾能力强等特点,使其可广泛用于电视摄像和广场、体育馆、马路照明,被称为第三代光源。在中国这种灯还是作为新技术被逐渐推广的,而在一些发达国家,这种灯早在80年代初就被广泛使用了。钪的第二件法宝是太阳能光电池,可以将撒落地面的光明收集起来,变成推动人类社会的电力。在金属-绝缘体-半导体硅光电池和太阳能电池中,钪是最好的阻挡金属。他的第三件法宝叫做γ射线源,这个法宝自己就能大放光明,不过这种光亮我们肉眼接收不到,是高能的光子流。我们平常从矿物中提炼出来的是45Sc,这是钪的唯一一种天然同位素,每一个45Sc的原子核中有21个质子和24个中子。倘若我们像把猴子放到太上老君的炼丹炉中炼上七七四十九天一样将钪放在核反应堆中,让他吸收中子辐射,原子核中多一个中子的46Sc就诞生了。46Sc这种人工放射性同位素可以当作γ射线源或者示踪原子,还可以用来对恶性肿瘤进行放射治疗。还有像钇镓钪石榴石激光器,氟化钪玻璃红外光导纤维,电视机上钪涂层的阴极射线管之类的用途简直不知凡几,看来钪生来就和光明有缘呢。