Опубликовано Оставить комментарий

Скандий как химический элемент таблицы Менделеева

С Скандий является химическим элементом таблицы Менделеева с атомным номером 21 и обозначением Sc. Скандий представляет собой легкий металл серебристого цвета с характерным желтым отливом.

Как был открыт Скандий

Д.И. Менделеев - человек предсказавший открытие скандия

Скандий является довольно молодым элементом. Дмитрий Иванович Менделеев, который является русским химиком и основополагателем периодической таблицы химических элементов, еще в 1869 году предполагал существование нового химического элемента с атомной массой от 40 до 48 и назвал его «эка-бор». Сам новый химический элемент был получен шведским ученым Ларсом Фредриком Нильсоном и его командой в 1879 году.  Они получили 2 грамма оксида скандия высокой чистоты. Название этому элементу Ларс дал в честь своей Родины — латинское Scandia означает «Скандинавия». Нильсон, вероятно, не знал о предположении Менделеева, но Дмитрия Ивановича об открытии оповестил соотечественник Нильсона Пер Теодор Клив. Название Скандий закрепилось за этим химическим элементом и по сей день.

Проблема заключалась в том, что этот химический элемент долгое время не могли выделить из оксида. Чистый металл впервые извлекли из оксида только в 1937 году.  Метод извлечения заключался в электролизе калия, лития и хлорида скандия при температуре 700 – 800°C. Первый фунт металлического скандия чистотой 99% был получен только в 1960 году. Для справки 1 фунт приблизительно равняется 0.45 килограмма. Производство алюминиево-скандиевых сплавов было начато только в 1970-х годах по патентам США.

Где и как добывают Скандий

Ежегодная мировая добыча скандия варьируется в пределах 10 – 15 тысяч тонн. Скандий в промышленных масштабах добывается исключительно в виде оксида. По состоянию на 2003 год во всем мире было всего 3 шахты по добыче скандийсодержащих минералов. Этими странами являлись Россия, Украина и Китай. В большинстве случаев скандий получают в виде побочного продукта при добыче других ископаемых. В пример можно поставить железные и урановые рудники в Днепропетровской области. Так же апатитовые рудники на Кольском полуострове современной РФ. Сейчас многие страны строят перерабатывающие заводы, которые выделяют скандий из минералов. Примером можно поставить заводы на Филлипинах и в Индии. Так же США готовится выделить 1 млрд американских долларов для ввода завода по добыче скандия и его добыче в ниобиевом руднике в Элк-Крик на юго-востоке Небраски.

Принцип работы перерабатывающего завода заключается в получении фторида скандия из минералов. Самым ценным скандийсодержащим минералом является тортвеитит. Учеными предполагается, что наибольшими залежами тортвеитита обладают Мадагаскар и Норвегия, но эти места еще не освоены. Еще одним высококонцентрированным скандийсодержащим минералом является колбекит, но его крупных месторождений пока не обнаружено.

Распространенность Скандия

Скандий из-за своей высокой реакционной способности практически никогда не встречается в виде свободного элемента. Этот химический элемент имеет единственный естественный изотоп встречающийся в природе с атомной массой в 45 а.е.м. Так же он имеет 12 искуственно созданных изотопов. Из-за его редкости и довольно узкого круга применения его добывают не в столь больших количествах. В природе он встречается в виде минералов. Самыми известными скандийсодержащими минералами являются Претулит, Тортвейтит, Колбекит, Аллендейт и Хефтетьернит. До недавнего времени только эти 5 скандийсодержащих минерала были известны науке. Сегодня некоторые источники сообщают, что их уже более сотни. Другие же сообщают, что таких минералов, в каоторых ионы скандия содержатся в виде примесей с долей менее 1% известно уже более 800.

Если разобраться, то скандий является довольно новым химическим элементом и мало изученным. О его распространенности во Вселенной, так же много не скажешь. Так как пока известно только то, что он содержится в звездах. В пример можно поставить наше Солнце, где скандий занимает 23 место по массе. На нашей планете скандий занимает 50 место по массе. Следовательно, скандий не является очень распространенным элементом и так же редким его назвать довольно трудно, потому что он содержится в разнообразных веществах по всему миру, но в очень небольших количествах.

Применение Скандия

Лампы с применением скандия

Из-за своей редкости, трудности его получения и цены применение скандия довольно ограничено. Стоит заметить, что цена 1 килограмма чистого скандия может варьироваться от 4 до 20 тысяч долларов США. В тоже время скандий применяется в своем большинстве в виде соединений. В пример можно привести сплав алюминия и скандия в военном деле. Некоторые части российских военных самолетов таких как Миг-21 состоят именно из этого сплава. Так же йодид скандия используется в высокоэффективных ртутных лампах высокого давления. Такие лампы можно увидеть, например, на футбольных стадионах. Они способны обеспечивать освещенность светом, похожим на дневной, большие площади покрытия. Сплавы скандия используются при производстве велосипедных составных частей так и частей легковых автомобилей. Еще одним применением скандия является химическая промышленность, где скандий применяется для изготовления лазерных кристаллов. Оксид скандия добавляется в устройства магнитного хранения данных, для увеличения скорости магнитного обращения.

Интересные факты

Интересных фактов связанных со скандием не так уж и много. Стоит начать с того, что порошок скандия является легковоспламеняющимся веществом. Есть предположения, что скандий будет основой нового ракетного топлива, которое сможет обеспечить передвижение кораблей между планетами. Элементарный скандий является нетоксичным, но эксперименты на людях не проводились. Такие эксперименты проводились над крысами. Из опыта стало понятно, что смертельная доза при внутримышечном введении составляет 4 мг/кг чистого веса. При пероральном введении смертельная доза составила 755 мг/кг чистого веса. Вопрос о его токсичности доволььно спорный и изучается учеными по сей день.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *