SCANDIUM: ประวัติคุณสมบัติปฏิกิริยาความเสี่ยงและการใช้งาน - เคมี - 2026

แคนเป็นโลหะที่มีการเปลี่ยนแปลงสัญลักษณ์ทางเคมีคือ Sc เป็นครั้งแรกของโลหะการเปลี่ยนแปลงในตารางธาตุ แต่ยังเป็นหนึ่งในน้อยธาตุหายากที่พบ .; แม้ว่าคุณสมบัติของมันอาจคล้ายกับแลนทาไนด์ แต่ผู้เขียนบางคนไม่เห็นด้วยกับการจัดประเภทในลักษณะดังกล่าว

ในระดับที่นิยมมันเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่ไม่มีใครสังเกตเห็น ชื่อของมันเกิดจากแร่ธาตุหายากจากสแกนดิเนเวียปัจจุบันอาจอยู่ถัดจากทองแดงเหล็กหรือทองคำ อย่างไรก็ตามมันยังคงน่าประทับใจและคุณสมบัติทางกายภาพของโลหะผสมสามารถแข่งขันกับไทเทเนียมได้

ตัวอย่างสแกนเดียมแบบ Ultrapure elemental ที่มา: ภาพความละเอียดสูงขององค์ประกอบทางเคมี

นอกจากนี้โลกของเทคโนโลยีก็มีขั้นตอนมากขึ้นเรื่อย ๆ โดยเฉพาะในแง่ของแสงและเลเซอร์ ใครก็ตามที่สังเกตเห็นประภาคารที่ฉายแสงคล้ายกับดวงอาทิตย์จะได้เห็นการมีอยู่ของสแกนเดียมโดยอ้อม มิฉะนั้นจะเป็นสินค้าที่มีแนวโน้มสำหรับการผลิตเครื่องบิน

ปัญหาหลักที่ต้องเผชิญกับตลาดสแกนเดียมคือมีการแพร่กระจายอย่างกว้างขวางและไม่มีแร่ธาตุหรือแหล่งที่มาที่อุดมสมบูรณ์ ดังนั้นการสกัดจึงมีราคาแพงแม้ว่าจะไม่ใช่โลหะที่มีความอุดมสมบูรณ์ต่ำในเปลือกโลกก็ตาม ในธรรมชาติพบว่าเป็นออกไซด์ซึ่งเป็นของแข็งที่ไม่สามารถลดได้ง่าย

ในส่วนใหญ่ของสารประกอบอนินทรีย์หรืออินทรีย์มันมีส่วนร่วมในพันธะที่มีเลขออกซิเดชันเป็น +3 นั่นคือสมมติว่าการปรากฏตัวของเอสซี³⁺ไอออนบวก Scandium เป็นกรดที่ค่อนข้างแรงและสามารถสร้างพันธะประสานงานที่เสถียรมากกับอะตอมออกซิเจนของโมเลกุลอินทรีย์

ประวัติศาสตร์

Scandium ได้รับการยอมรับว่าเป็นองค์ประกอบทางเคมีในปี พ.ศ. 2422 โดย Lars F. Nilson นักเคมีชาวสวิส เขาทำงานร่วมกับแร่ euxenite และ gadolinite ด้วยความตั้งใจที่จะได้รับ yttrium ที่มีอยู่ในนั้น เขาค้นพบว่ามีองค์ประกอบที่ไม่รู้จักอยู่ในร่องรอยเนื่องจากการศึกษาการวิเคราะห์สเปกโตรสโกปี (สเปกตรัมการปล่อยอะตอม)

จากแร่ธาตุเขาและทีมงานของเขาประสบความสำเร็จในการได้รับสแกนเดียมออกไซด์ตามลำดับซึ่งเป็นชื่อที่ได้รับจากการเก็บตัวอย่างจากสแกนดิเนเวียอย่างแน่นอน แร่ธาตุที่ถูกเรียกว่าดินหายาก

อย่างไรก็ตามแปดปีก่อนหน้านี้ในปีพ. ศ. 2414 Dmitri Mendeleev ได้ทำนายการมีอยู่ของสแกนเดียม แต่ด้วยชื่อของ ekaboro ซึ่งหมายความว่าคุณสมบัติทางเคมีของมันคล้ายกับโบรอน

และในความเป็นจริงแล้ว Per Teodor Cleve นักเคมีชาวสวิสที่อ้างว่าสแกนเดียมกับเอคาโบโรจึงเป็นองค์ประกอบทางเคมีเดียวกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งที่เริ่มต้นบล็อกของโลหะการเปลี่ยนแปลงในตารางธาตุ

หลายปีผ่านไปเมื่อในปีพ. ศ. 2480 เวอร์เนอร์ฟิสเชอร์และผู้ทำงานร่วมกันของเขาสามารถแยกสแกนเดียมโลหะ (แต่ไม่บริสุทธิ์) โดยการอิเล็กโทรลิซิสของส่วนผสมของโพแทสเซียมลิเธียมและสแกนเดียมคลอไรด์ 2503 ในที่สุดก็สามารถได้รับความบริสุทธิ์ประมาณ 99%

โครงสร้างและการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์

Elemental scandium (ดั้งเดิมและบริสุทธิ์) สามารถตกผลึกเป็นสองโครงสร้าง (allotropes): รูปหกเหลี่ยมขนาดกะทัดรัด (hcp) และลูกบาศก์ที่มีร่างกายเป็นศูนย์กลาง (bcc) ขั้นแรกมักเรียกว่าเฟสαและเฟสβที่สอง

เฟสαหกเหลี่ยมที่หนาแน่นขึ้นมีความเสถียรที่อุณหภูมิโดยรอบ ในขณะที่เฟสลูกบาศก์ที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าจะมีเสถียรภาพเหนือ 1337 ºC ดังนั้นที่อุณหภูมิสุดท้ายนี้การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นระหว่างทั้งสองเฟสหรืออัลโลทรอป (ในกรณีของโลหะ)

โปรดทราบว่าแม้ว่าโดยปกติแล้วสแกนเดียมจะตกผลึกเป็นของแข็ง hcp แต่ก็ไม่ได้ทำให้เป็นโลหะที่มีความหนาแน่นมาก อย่างน้อยใช่มากกว่าอลูมิเนียม จากการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์สามารถทราบได้ว่าอิเล็กตรอนตัวใดมีส่วนร่วมในพันธะโลหะ:

3 มิติ¹ 4 วินาที²

ดังนั้นอิเล็กตรอนสามตัวของวงโคจร 3 มิติและ 4s จะเข้ามาแทรกแซงในลักษณะที่อะตอม Sc อยู่ในคริสตัล

ในการรวมตัวกันเป็นผลึกหกเหลี่ยมแรงดึงดูดของนิวเคลียสของพวกมันจะต้องเป็นเช่นนั้นอิเล็กตรอนทั้งสามนี้ซึ่งถูกป้องกันโดยอิเล็กตรอนของเปลือกด้านในอย่างอ่อน ๆ อย่าให้หลุดจากอะตอม Sc มากเกินไปและด้วยเหตุนี้ระยะห่างระหว่างพวกมันจะแคบลง

เฟสแรงดันสูง

เฟสαและβเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ อย่างไรก็ตามมีเฟส tetragonal คล้ายกับของโลหะไนโอเบียม Nb ซึ่งเป็นผลเมื่อสแกนเดียมโลหะได้รับความกดดันมากกว่า 20 GPa

เลขออกซิเดชัน

Scandium สามารถสูญเสียเวเลนซ์อิเล็กตรอนได้สูงสุดสามตัว (3d ¹ 4s ² ) ตามทฤษฎีแล้วคนแรกที่ "ไป" คือออร์บิทัล 4s

ดังนั้นสมมติว่ามี Sc ⁺ไอออนบวกในสารประกอบเลขออกซิเดชันของมันคือ +1; ซึ่งเหมือนกับการบอกว่าเขาสูญเสียอิเล็กตรอนจากออร์บิทัล 4s (3d ¹ 4s ¹ )

ถ้าเป็น Sc ²⁺เลขออกซิเดชันของมันจะเป็น +2 และจะต้องสูญเสียอิเล็กตรอนสองตัว (3d ¹ 4s ⁰ ) และถ้าเป็น Sc ³⁺ซึ่งเป็นไอออนบวกที่เสถียรที่สุดก็จะมีเลขออกซิเดชันเป็น +3 และเป็นไอโซอิเล็กโทรนิกส์เป็นอาร์กอน

กล่าวโดยย่อคือเลขออกซิเดชันคือ +1, +2 และ +3 ตัวอย่างเช่นใน Sc ₂ O ₃เลขออกซิเดชันของสแกนเดียมคือ +3 เนื่องจากถือว่ามี Sc ³⁺ (Sc ₂ ³⁺ O ₃ ^2- )

คุณสมบัติ

ลักษณะทางกายภาพ

เป็นโลหะสีขาวเงินในรูปแบบที่บริสุทธิ์และเป็นองค์ประกอบด้วยเนื้อสัมผัสที่เนียนนุ่ม ได้รับโทนสีเหลืองอมชมพูเมื่อเริ่มปกคลุมด้วยชั้นของออกไซด์ (Sc ₂ O ₃ )

มวลโมลาร์

44.955 ก. / โมล.

จุดหลอมเหลว

1541 องศาเซลเซียส

จุดเดือด

2836 องศาเซลเซียส

ความจุความร้อนกราม

25.52 J / (โมล· K)

ความร้อนของฟิวชั่น

14.1 กิโลจูล / โมล

ความร้อนของการกลายเป็นไอ

332.7 กิโลจูล / โมล

การนำความร้อน

66 µΩ · cm ที่ 20 ° C

ความหนาแน่น

2.985 g / mL ของแข็งและ 2.80 g / mL ของเหลว สังเกตว่าความหนาแน่นสถานะของแข็งใกล้เคียงกับอลูมิเนียม (2.70 g / mL) ซึ่งหมายความว่าโลหะทั้งสองมีน้ำหนักเบามาก แต่สแกนเดียมละลายที่อุณหภูมิสูงกว่า (จุดหลอมเหลวของอลูมิเนียมคือ 660.3 ºC)

อิเล็ก

1.36 ในระดับ Pauling

พลังงานไอออไนเซชัน

แรก: 633.1 kJ / mol (Sc ⁺ gaseous)

วินาที: 1235.0 kJ / mol ( ก๊าซSc ²⁺ )

ที่สาม: 2388.6 kJ / mol ( ก๊าซSc ³⁺ )

วิทยุปรมาณู

162 น.

คำสั่งแม่เหล็ก

paramagnetic

ไอโซโทป

จากไอโซโทปทั้งหมดของสแกนเดียม⁴⁵ Sc ครอบครองเกือบ 100% ของความอุดมสมบูรณ์ทั้งหมด (ซึ่งสะท้อนให้เห็นในน้ำหนักอะตอมใกล้มากถึง 45 u)

ส่วนอื่น ๆ ประกอบด้วยไอโซโทปรังสีที่มีครึ่งชีวิตต่างกัน เช่น⁴⁶ Sc (t _1/2 = 83.8 วัน), ⁴⁷ Sc (t _1/2 = 3.35 วัน), ⁴⁴ Sc (t _1/2 = 4 ชั่วโมง) และ⁴⁸ Sc (t _1/2 = 43.7 ชั่วโมง). ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีอื่น ๆ มี t _1/2น้อยกว่า 4 ชั่วโมง

ความเป็นกรด

ไอออนบวก Sc ³⁺เป็นกรดที่ค่อนข้างแรง ตัวอย่างเช่นในน้ำสามารถสร้างสารประกอบเชิงซ้อน³⁺ในน้ำซึ่งสามารถเปลี่ยน pH ให้มีค่าต่ำกว่า 7 ได้เนื่องจากการสร้างไอออน H ₃ O ⁺เป็นผลิตภัณฑ์จากการไฮโดรไลซิส:

³⁺ (aq) + H ₂ O (l) <=> ²⁺ (aq) + H ₃ O ⁺ (aq)

นอกจากนี้ความเป็นกรดของสแกนเดียมยังสามารถตีความได้ตามคำจำกัดความของ Lewis: มีแนวโน้มสูงที่จะรับอิเล็กตรอนดังนั้นจึงกลายเป็นสารประกอบเชิงซ้อน

หมายเลขประสานงาน

คุณสมบัติที่สำคัญของสแกนเดียมคือเลขประสานในสารประกอบอนินทรีย์โครงสร้างหรือผลึกอินทรีย์ส่วนใหญ่คือ 6 หมายความว่า Sc ถูกล้อมรอบด้วยเพื่อนบ้านหกคน (หรือสร้างพันธะหกอัน) ด้านบนน้ำ³⁺ที่ซับซ้อนเป็นตัวอย่างที่ง่ายที่สุดของทั้งหมด

ในคริสตัลจุดศูนย์กลางของ Sc เป็นรูปแปดด้าน ไม่ว่าจะทำปฏิกิริยากับไอออนอื่น ๆ (ในของแข็งไอออนิก) หรือกับอะตอมเป็นกลางที่มีพันธะโควาเลนต์ (ในของแข็งโควาเลนต์)

ตัวอย่างหลังเรามีอัลซึ่งสร้างโครงสร้างลูกโซ่โดยมีกลุ่ม AcO (อะเซทิล็อกซีหรืออะซิโทซี) ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างอะตอม Sc

ศัพท์เฉพาะ

เนื่องจากโดยค่าเริ่มต้นแล้วจำนวนออกซิเดชันของสแกนเดียมในสารประกอบส่วนใหญ่คือ +3 จึงถือว่าเป็นเอกลักษณ์และระบบการตั้งชื่อจึงง่ายขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ คล้ายกันมากกับโลหะอัลคาไลหรืออลูมิเนียมเอง

ตัวอย่างเช่นพิจารณาออกไซด์ของ Sc ₂ O 3 สูตรทางเคมีเดียวกันระบุล่วงหน้าสถานะออกซิเดชั่นที่ +3 สำหรับสแกนเดียม ดังนั้นในการเรียกสารประกอบนี้ว่าสแกนเดียมและเช่นเดียวกับคนอื่น ๆ จะใช้ระบบการตั้งชื่อหุ้นและระบบการตั้งชื่อแบบดั้งเดิม

Sc ₂ O ₃จึงเป็นสแกนเดียมออกไซด์ตามระบบการตั้งชื่อหุ้นโดยละเว้น (III) (แม้ว่าจะไม่ใช่สถานะออกซิเดชันที่เป็นไปได้เพียงอย่างเดียว) Scandic oxide โดยมีคำต่อท้าย –ico ต่อท้ายชื่อตามระบบการตั้งชื่อแบบดั้งเดิม และไดส์แคนเดียมไตรออกไซด์ปฏิบัติตามกฎของคำนำหน้าตัวเลขภาษากรีกของระบบการตั้งชื่อ

บทบาททางชีวภาพ

ในขณะนี้ Scandium ขาดบทบาททางชีววิทยาที่กำหนดไว้ นั่นคือไม่ทราบว่าร่างกายสามารถสะสมหรือดูดซึมไอออน Sc ^{3+ ได้}อย่างไร ซึ่งเฉพาะเอนไซม์ที่สามารถใช้เป็นปัจจัยถ้ามันออกแรงอิทธิพลต่อเซลล์แม้จะคล้ายกันกับ Ca ²⁺หรือเฟ³⁺ไอออน

เป็นที่รู้จักกัน แต่ที่ Sc ³⁺ไอออนออกแรงต้านเชื้อแบคทีเรียผลกระทบที่อาจจะโดยการเข้าไปยุ่งกับการเผาผลาญอาหารของเฟ³⁺ไอออน

การศึกษาทางสถิติบางอย่างเกี่ยวกับการแพทย์อาจเชื่อมโยงกับความผิดปกติของกระเพาะอาหารโรคอ้วนโรคเบาหวานโรคเลปโตมินิงในสมองและโรคอื่น ๆ แต่ไม่มีผลลัพธ์ที่กระจ่างแจ้งเพียงพอ

ในทำนองเดียวกันพืชมักไม่สะสมสแกนเดียมในใบหรือลำต้นในปริมาณที่เห็นได้ชัด แต่อยู่ในรากและก้อนของมัน ด้วยเหตุนี้จึงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าความเข้มข้นในชีวมวลไม่ดีบ่งบอกถึงการมีส่วนร่วมเพียงเล็กน้อยในหน้าที่ทางสรีรวิทยาของมันและด้วยเหตุนี้มันจึงสะสมในดินมากขึ้น

หาและผลิตได้ที่ไหน

แร่ธาตุและดวงดาว

Scandium อาจมีไม่มากเท่ากับองค์ประกอบทางเคมีอื่น ๆ แต่มีอยู่ในเปลือกโลกมากกว่าปรอทและโลหะมีค่าบางชนิด ในความเป็นจริงความอุดมสมบูรณ์ของมันใกล้เคียงกับโคบอลต์และเบริลเลียม สำหรับหินทุกตันสามารถสกัดสแกนเดียมได้ 22 กรัม

ปัญหาคืออะตอมของพวกมันไม่ได้อยู่ แต่กระจัดกระจาย นั่นคือไม่มีแร่ธาตุใดที่อุดมไปด้วยสแกนเดียมในองค์ประกอบมวล ดังนั้นจึงมีการกล่าวกันว่าไม่มีความพึงพอใจต่อแอนไอออนที่ก่อตัวเป็นแร่ทั่วไป (เช่นคาร์บอเนต, CO ₃ ^2-หรือซัลไฟด์, S ^2- )

มันไม่ได้อยู่ในสภาพบริสุทธิ์ ไม่มีออกไซด์ที่เสถียรที่สุดคือ Sc ₂ O ₃ซึ่งรวมกับโลหะอื่นหรือซิลิเกตเพื่อกำหนดแร่ธาตุ เช่น thortveitite, euxenite และ gadolinite

แร่ธาตุทั้งสามนี้ (หายากในตัวเอง) แสดงถึงแหล่งธรรมชาติหลักของสแกนเดียมและพบได้ในภูมิภาคของนอร์เวย์ไอซ์แลนด์สแกนดิเนเวียและมาดากัสการ์

มิฉะนั้นไอออน Sc ³⁺อาจรวมอยู่ในสิ่งเจือปนในอัญมณีบางชนิดเช่นอะความารีนหรือในเหมืองแร่ยูเรเนียม และในท้องฟ้าภายในดวงดาวองค์ประกอบนี้อยู่ในอันดับที่ 23 มากมาย ค่อนข้างสูงหากพิจารณา Cosmos ทั้งหมด

ขยะอุตสาหกรรมและของเสีย

มีการกล่าวเพียงว่าสแกนเดียมสามารถพบได้ในรูปของสิ่งเจือปน ตัวอย่างเช่นพบได้ใน TiO ₂ pigments ; ในของเสียจากการแปรรูปยูเรเนียมเช่นเดียวกับแร่กัมมันตภาพรังสี และในแร่อะลูมิเนียมตกค้างในการผลิตโลหะอลูมิเนียม

นอกจากนี้ยังพบในศิลาแลงนิกเกิลและโคบอลต์ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของสแกนเดียมในอนาคต

การลดลงของโลหะ

ความยากลำบากอย่างมากในการสกัดสแกนเดียมซึ่งใช้เวลานานมากในการได้มาในสถานะดั้งเดิมหรือโลหะนั้นเนื่องมาจากการที่ Sc ₂ O ₃นั้นยากที่จะลดลง มากกว่า TiO ₂เนื่องจาก Sc ^{3+ แสดง}ความสัมพันธ์ที่มากกว่า Ti ⁴⁺ต่อ O ^2- (สมมติว่ามีอักขระไอออนิก 100% ในออกไซด์ตามลำดับ)

นั่นคือการขจัดออกซิเจน TiO _{2 ได้ง่าย}กว่า Sc ₂ O ₃ด้วยตัวรีดิวซ์ที่ดี (โดยทั่วไปคือคาร์บอนหรือโลหะอัลคาไลหรืออัลคาไลน์เอิร์ ธ ) นั่นคือเหตุผลที่ Sc ₂ O ₃ถูกเปลี่ยนเป็นสารประกอบที่มีการลดน้อยลง เช่นสแกนเดียมฟลูออไรด์, ScF ₃ . ถัดไป ScF ₃จะลดลงด้วยแคลเซียมโลหะ:

2ScF ₃ (s) + 3Ca (s) => 2Sc (s) + 3CaF ₂ (s)

Sc ₂ O ₃มาจากแร่ธาตุที่กล่าวไปแล้วหรือเป็นผลพลอยได้จากการสกัดธาตุอื่น ๆ (เช่นยูเรเนียมและเหล็ก) มันเป็นรูปแบบการค้าของสแกนเดียมและการผลิตต่อปีต่ำ (15 ตัน) สะท้อนให้เห็นถึงต้นทุนในการแปรรูปที่สูงนอกเหนือจากการสกัดจากหิน

กระแสไฟฟ้า

อีกวิธีหนึ่งในการผลิตสแกนเดียมคือการได้รับเกลือคลอไรด์ ScCl ₃ก่อนแล้วจึงนำไปอิเล็กโทรลิซิส ดังนั้นสแกนเดียมโลหะจึงถูกผลิตขึ้นในอิเล็กโทรดหนึ่ง (เช่นฟองน้ำ) และก๊าซคลอรีนจะถูกผลิตในอีกขั้วหนึ่ง

ปฏิกิริยา

Amphotericism

Scandium ไม่เพียง แต่ใช้ร่วมกับอลูมิเนียมในลักษณะของการเป็นโลหะเบาเท่านั้น แต่ยังเป็นแอมโฟเทอริกด้วย นั่นคือพวกมันมีพฤติกรรมเหมือนกรดและเบส

ตัวอย่างเช่นมันทำปฏิกิริยาเช่นเดียวกับโลหะทรานซิชันอื่น ๆ โดยมีกรดแก่ในการผลิตเกลือและก๊าซไฮโดรเจน:

2Sc (s) + 6HCl (aq) => 2ScCl ₃ (aq) + 3H ₂ (g)

ในการทำเช่นนี้มันจะทำงานเหมือนฐาน (ทำปฏิกิริยากับ HCl) แต่ในทำนองเดียวกันมันทำปฏิกิริยากับฐานที่แข็งแกร่งเช่นโซเดียมไฮดรอกไซด์:

2Sc (s) + 6NaOH (aq) + 6H ₂ O (l) => 2Na ₃ Sc (OH) ₆ (aq) + 3H ₂ (g)

และตอนนี้มันทำงานเหมือนกรด (ทำปฏิกิริยากับ NaOH) กลายเป็นเกลือที่อื้อฉาว ของโซเดียม, Na ₃ Sc (OH) ₆ , กับไอออนลบเรื่องอื้อฉาว, Sc (OH) ₆ ^3- .

ออกซิเดชัน

เมื่อสัมผัสกับอากาศสแกนเดียมจะเริ่มออกซิไดซ์เป็นออกไซด์ตามลำดับ ปฏิกิริยาจะถูกเร่งและทำให้เกิดปฏิกิริยาอัตโนมัติหากใช้แหล่งความร้อน ปฏิกิริยานี้แสดงด้วยสมการทางเคมีต่อไปนี้:

4Sc (s) + 3O ₂ (g) => 2Sc ₂ O ₃ (s)

ไลด์

Scandium ทำปฏิกิริยากับฮาโลเจนทั้งหมดเพื่อสร้างเฮไลด์ของสูตรเคมีทั่วไป ScX ₃ (X = F, Cl, Br ฯลฯ )

ตัวอย่างเช่นมันทำปฏิกิริยากับไอโอดีนตามสมการต่อไปนี้:

2Sc (s) + 3I ₂ (g) => 2ScI ₃ (s)

ในทำนองเดียวกันจะทำปฏิกิริยากับคลอรีนโบรมีนและฟลูออรีน

การสร้างไฮดรอกไซด์

เมทัลลิกสแกนเดียมสามารถละลายในน้ำเพื่อผลิตไฮดรอกไซด์และก๊าซไฮโดรเจนตามลำดับ:

2Sc (s) + 6H ₂ O (l) => 2Sc (OH) ₃ (s) + H ₂ (g)

ไฮโดรไลซิสของกรด

สารประกอบเชิงซ้อน^{3+ ที่เป็น}น้ำสามารถถูกไฮโดรไลซ์ได้ในลักษณะที่พวกมันกลายเป็นสะพาน Sc- (OH) -Sc จนกระทั่งกำหนดคลัสเตอร์ที่มีอะตอมของสแกนเดียมสามอะตอม

ความเสี่ยง

นอกเหนือจากบทบาททางชีววิทยาแล้วยังไม่ทราบถึงผลกระทบทางสรีรวิทยาและพิษวิทยาที่แน่นอนของสแกนเดียม

เชื่อกันว่าในรูปแบบของธาตุไม่มีพิษเว้นแต่จะสูดดมของแข็งที่แบ่งละเอียดเข้าไปจึงทำให้ปอดได้รับความเสียหาย ในทำนองเดียวกันสารประกอบของมันมีความเป็นพิษเป็นศูนย์ดังนั้นการกลืนกินเกลือในทางทฤษฎีไม่ควรแสดงถึงความเสี่ยงใด ๆ ตราบเท่าที่ปริมาณไม่สูง (ทดสอบในหนู)

อย่างไรก็ตามข้อมูลเกี่ยวกับประเด็นเหล่านี้มี จำกัด มาก ดังนั้นจึงไม่สามารถสันนิษฐานได้ว่าสารประกอบสแกนเดียมไม่เป็นพิษอย่างแท้จริง แม้แต่น้อยถ้าโลหะสามารถสะสมในดินและน้ำจากนั้นจะผ่านไปยังพืชและสัตว์ในระดับที่น้อยกว่า

ในขณะนี้สแกนเดียมยังไม่แสดงถึงความเสี่ยงที่ชัดเจนเมื่อเทียบกับโลหะที่หนักกว่า เช่นแคดเมียมปรอทและตะกั่ว

การประยุกต์ใช้งาน

โลหะผสม

แม้ว่าราคาของสแกนเดียมจะสูงเมื่อเทียบกับโลหะอื่น ๆ เช่นไทเทเนียมหรือ yttrium เอง แต่การใช้งานก็คุ้มค่ากับความพยายามและการลงทุน หนึ่งในนั้นคือการใช้เป็นสารเติมแต่งสำหรับโลหะผสมอลูมิเนียม

ด้วยวิธีนี้โลหะผสม Sc-Al (และโลหะอื่น ๆ ) จะคงความเบาไว้ แต่จะทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดียิ่งขึ้นที่อุณหภูมิสูง (ไม่แตก) และมีความแข็งแรงเทียบเท่ากับไทเทเนียม

ผลกระทบที่สแกนเดียมมีต่อโลหะผสมเหล่านี้มีมากจนเพียงพอที่จะเพิ่มเข้าไปในปริมาณการติดตาม (น้อยกว่า 0.5% โดยมวล) เพื่อให้คุณสมบัติของมันดีขึ้นอย่างมากโดยไม่สังเกตว่าน้ำหนักของมันเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ว่ากันว่าหากใช้งานอย่างหนาแน่นในหนึ่งวันจะสามารถลดน้ำหนักของเครื่องบินได้ 15-20%

ในทำนองเดียวกันโลหะผสมของสแกนเดียมถูกนำมาใช้สำหรับเฟรมของปืนพกหรือสำหรับการผลิตสิ่งของเกี่ยวกับกีฬาเช่นไม้เบสบอลจักรยานพิเศษแท่งตกปลาไม้กอล์ฟ ฯลฯ แม้ว่าโลหะผสมไทเทเนียมมักจะเข้ามาแทนที่เนื่องจากมีราคาถูกกว่า

โลหะผสมที่รู้จักกันดีคือ Al ₂₀ Li ₂₀ Mg ₁₀ Sc ₂₀ Ti ₃₀ซึ่งแข็งแรงพอ ๆ กับไททาเนียมน้ำหนักเบาพอ ๆ กับอลูมิเนียมและแข็งเหมือนเซรามิก

การพิมพ์ 3 มิติ

โลหะผสม Sc-Al ถูกนำมาใช้ในการทำภาพพิมพ์ 3 มิติแบบโลหะเพื่อวางหรือเพิ่มเลเยอร์บนของแข็งที่เลือกไว้ล่วงหน้า

ไฟส่องสนามกีฬา

ประภาคารในสนามกีฬาเลียนแบบแสงแดดเนื่องจากการกระทำของสแกนเดียมไอโอไดด์ร่วมกับไอปรอท ที่มา: Pexels

มีการเพิ่ม Scandium iodide, ScI ₃ (พร้อมกับโซเดียมไอโอไดด์) ในหลอดไอปรอทเพื่อสร้างแสงประดิษฐ์ที่เลียนแบบดวงอาทิตย์ นั่นคือเหตุผลว่าทำไมในสนามกีฬาหรือสนามกีฬาบางแห่งแม้ในเวลากลางคืนแสงไฟภายในห้องเหล่านี้จึงให้ความรู้สึกเหมือนดูเกมในเวลากลางวันแสกๆ

มีการใช้เอฟเฟกต์ที่คล้ายกันสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าเช่นกล้องดิจิทัลหน้าจอโทรทัศน์หรือจอคอมพิวเตอร์ ในทำนองเดียวกันไฟหน้าที่มีหลอดไฟ_3- Hg ScI ดังกล่าวติดตั้งอยู่ในสตูดิโอภาพยนตร์และโทรทัศน์

เซลล์เชื้อเพลิงออกไซด์แข็ง

SOFC สำหรับคำย่อในภาษาอังกฤษ (เซลล์เชื้อเพลิงออกไซด์แข็ง) ใช้ออกไซด์หรือเซรามิกเป็นสื่อไฟฟ้า ในกรณีนี้คือของแข็งที่มีไอออนของสแกนเดียม การใช้งานในอุปกรณ์เหล่านี้เกิดจากการนำไฟฟ้าที่ดีและความสามารถในการรักษาอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงทำงานได้โดยไม่ร้อนเกินไป

ตัวอย่างของออกไซด์ที่เป็นของแข็งดังกล่าวคือสแกนเดียมเซอร์โคเนียมที่เสถียร (เช่น Sc ₂ O ₃อีกครั้ง)

เครื่องเคลือบดินเผา

สแกนเดียมคาร์ไบด์และไททาเนียมเป็นเซรามิกที่มีความแข็งเป็นพิเศษรองจากเพชร อย่างไรก็ตามการใช้งานถูก จำกัด ไว้เฉพาะวัสดุที่มีการใช้งานขั้นสูงเท่านั้น

ผลึกประสานอินทรีย์

Sc ³⁺ไอออนสามารถประสานงานกับลิแกนด์อินทรีย์หลายชนิดโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าเป็นโมเลกุลที่มีออกซิเจน

นี่เป็นเพราะพันธะ Sc-O ที่เกิดขึ้นมีความเสถียรมากดังนั้นจึงต้องสร้างผลึกที่มีโครงสร้างที่น่าทึ่งซึ่งปฏิกิริยาทางเคมีของรูพรุนสามารถถูกกระตุ้นได้ซึ่งมีพฤติกรรมเหมือนตัวเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน หรือสร้างโมเลกุลที่เป็นกลางโดยทำตัวเหมือนที่เก็บของแข็ง

ในทำนองเดียวกันผลึกโคออร์ดิเนชันสแกนเดียมอินทรีย์ดังกล่าวสามารถใช้ในการออกแบบวัสดุทางประสาทสัมผัสตะแกรงโมเลกุลหรือตัวนำไอออน

อ้างอิง

1. Irina Shtangeeva (2004) แคน มหาวิทยาลัยแห่งรัฐเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ดึงมาจาก: researchgate.net
2. วิกิพีเดีย (2019) แคน สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
3. บรรณาธิการของสารานุกรมบริแทนนิกา (2019) แคน สารานุกรมบริแทนนิกา. ดึงมาจาก: britannica.com
4. ดร. ดั๊กสจ๊วต (2019) ข้อเท็จจริงของ Scandium Element Chemicool ดึงมาจาก: chemicool.com
5. ขนาด (2018) แคน ดึงมาจาก: scale-project.eu
6. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (03 กรกฎาคม 2562). ภาพรวมของ Scandium ดึงมาจาก: thoughtco.com
7. Kist, AA, Zhuk, LI, Danilova, EA และ Makhmudov, EA (2012) เกี่ยวกับบทบาททางชีววิทยาของสแกนเดียม สืบค้นจาก: inis.iaea.org
8. WAGrosshans, YKVohra และ WBHolzapfel (1982) การเปลี่ยนเฟสความดันสูงในอิทเทรียมและสแกนเดียม: ความสัมพันธ์กับดินหายากและโครงสร้างผลึกแอกทิไนด์ Journal of Magnetism and Magnetic Materials เล่มที่ 29 ฉบับที่ 1-3 หน้า 282-286 doi.org/10.1016/0304-8853(82)90251-7
9. Marina O. Barsukova และคณะ (2018) Scandium-organic frameworks: ความก้าวหน้าและโอกาส รัส เคมีรายได้ 87 1139
10. เครือข่ายข่าวการลงทุน (11 พฤศจิกายน 2557). แอปพลิเคชั่น Scandium: ภาพรวม Dig Media Inc. ดึงมาจาก: investmentnews.com