Szkandium

V: A Scandium átalakító erőt biztosít anélkül, hogy problémás és költséges hőkezelésekre lenne szükség. Pontosabban, a szkandium hozzáadása az 5000-es sorozat folyáshatárát 300 MPa és 450 MPa közé növelheti, a hozzáadott mennyiségtől függően, miközben megtartja a 12-15 nyúlási (hajlékonysági) értéket.

V: Az alumínium-szkandium mesterötvözet kémiai összetétele 2% szkandium, a maradék 99,7% alumínium. A mesterötvözetet arra használják, hogy szkandiumot adjanak az Al-Mg-Zr tartalmú ötvözetekhez, amelyeket lap és lemez formájában használnak. Ezeket a lapokat és lemezeket főként repülőgépgyártók használják.

V: Az elemi szkandiumot nem mérgezőnek tekintik, és kevés állatkísérletet végeztek szkandiumvegyületekkel kapcsolatban. A szkandium(III)-klorid félletális dózisának (LD50) szintjét patkányoknál 4 mg/kg-ban határozták meg intraperitoneális és 755 mg/kg-ban orális adagolás esetén.

V: A szkandium fő felhasználási módja az alumínium alapú ötvözetek ötvözet-adalékanyaga sportszerekben és nagy intenzitású fémhalogén lámpákban.

V: Két általános módja van a szkandium kinyerésének.

• Az első módszer az urángyári zagy melléktermékeként történő kinyerése.
• A második módszer, amellyel szkandiumot lehet előállítani, az olvadt szkandium-klorid, lítium és kálium elektrolizálása olvadt cink és volfrámhuzal elektródáival.

V: A Scandium elemnek hatalmas tulajdonságai vannak, és felhasználási területeit megvitatták. Egyes tulajdonságok jól megkülönböztethetők más elemektől, és ez határozza meg a szkandium elem különböző célját és alkalmazásait. További kutatások folynak ezen a területen a szkandium legújabb jellemzőinek és alkalmazásainak felfedezésére.

A szkandium néhány fontos tulajdonsága, hogy ennek az elemnek a tömegszáma 44,96 u. A Scandium a periódusos rendszer 3. csoportjába, 4. periódusába és d-blokkjába tartozik. A szkandium atomi szerkezete 21 protonból és 24 neutronból áll. A Scandium az elektronegativitás tulajdonságait is mutatja, mivel fém. A Scandium elektronegativitása viszonylag magas, azaz 1,36.

A szkandium általában +3 oxidációs állapotban található a Földön. A szkandium elem, ha oxidációs állapotban van, nagyon hasonlít más ritka fémekre a Földön. Jelentősen kis ionsugara miatt a szkandium bizonyos viselkedése és jellemzői ritkák más földelemektől. Ugyanebből az okból kifolyólag a szkandium elem ionos formájában viszonylag erős sav, és hajlamosabb arcszínt képezni.

V: A szkandium a kémiai elemek egyike, szintén ritka fém, amely a Földön található. 1871-ben Dmitrij Ivanovics Mengyelejev orosz kémikus megjósolta ennek az elemnek a létezését. Később Lars Fredrik Nilson fedezte fel 1879-ben. Az "S" szimbólum képviseli. A periódusos rendszerben a szkandium rendszáma 21. Az atomtömege viszont 44,965 g/mol. A földön a szkandium vagy "Sc" általában Skandináviában található. Kis mennyiségben fordul elő számos, a Földön található ásványfajban. A szkandium elemnek számos tulajdonsága és felhasználási módja van.

A szkandium szűkössége és korlátozott előállítása miatt is a drága elemek közé tartozik. A tiszta szkandium ára körülbelül 7000 USD/kg lehet, még ennél is magasabb. A Scandiumnak is nagy a kozmikus bősége. Ezenkívül ez a huszonharmadik (23.) legnagyobb mennyiségben előforduló elem a napban.

Ez egy nem mérgező elem. Bár nem sok kiterjedt kutatás folyik a skandiummal kapcsolatos egészségügyi és biztonsági kérdésekről. A szkandium-klorid olyan vegyület, amely halálos dózisú lehet. Ezért ezt a vegyületet és a szkandium egyéb vegyületeit óvatosan kell kezelni, mivel mérsékelt toxicitásúak lehetnek.

V: A szkandium hatása a környezetre:

A szkandiumot számos helyen kidobják a környezetbe, főként a benzingyártó iparágak. A háztartási berendezések kidobásakor is a környezetbe kerülhet. A szkandium fokozatosan felhalmozódik a talajban és a víztalajban, és ez végül az emberekben, állatokban és a talajrészecskékben történő koncentrációjának növekedéséhez vezet.

A vízi állatokkal a szkandium károsítja a sejtmembránokat, ami számos negatív hatással van a szaporodásra és az idegrendszer működésére.

V: A szkandium egészségügyi hatásai:

A Scandiumnak nincs biológiai szerepe. Csak nyomokban jut el a táplálékláncba, így az átlagos ember napi bevitele kevesebb, mint 0,1 mikrogramm.

A scadium nem mérgező, bár egyes vegyületei rákkeltőek lehetnek.

A skandium leginkább a munkakörnyezetben veszélyes, mivel a nedvesség és a gázok levegővel belélegezhetők. Ez tüdőembóliát okozhat, különösen hosszú távú expozíció esetén. A szkandium veszélyt jelenthet a májra, amikor felhalmozódik az emberi szervezetben.

V: A szkandium elszórtan oszlik el, és nyomokban sok ásványi anyagban fordul elő. A Skandináviából és Madagaszkárból származó ritka ásványok, például a thortveitit, az euxenit és a gadolinit az egyetlen ismert koncentrált forrása ennek az elemnek. A Thortveitite akár 45% szkandiumot is tartalmazhat szkandium-oxid formájában.

V: A Scandium{0}} ígéretes orvosi izotóp a pozitronemissziós tomográfiás (PET) képalkotáshoz. A PET lehetővé teszi az orvosok számára a sejtek aktivitásának mérését a szervezetben, hogy segítsen azonosítani a rákot, a szívbetegségeket és más állapotokat. A szkandium-44 a titán radioaktív bomlásával-44 képződhet. Mivel sokkal lassabban bomlik le, mint a szkandium-44, ugyanaz a tétel titán-44 elegendő szkandiumot-44 termelhet sok év PET-vizsgálathoz. A kihívás a szkandium-44 és a titán-44 megbízható elkülönítése a kórházakban. A kutatóknak most új megoldásuk van. Egy hidroxamát nevű szerves molekulával rögzítették a titánt{8}} egy gyantán. Ezután egy olyan folyadékot engedtek át a gyantán, amely csak a szkandiumot{9}} távolította el. Ez a folyamat megismételhető, mivel minden nap több szkandium{10}} termelődik.

V: A szkandium számos élelmiszerben megtalálható, mint például a vajdióban, a mogyoróban, a kókuszban és a kesudióban, ami a szkandiumot potenciális biomarkerré teszi ezen élelmiszerek fogyasztásakor.

V: A mikroötvözési eljárás révén a szkandium növelheti az alumínium repülőgépváz szilárdságát és hegeszthetőségét, miközben jelentős üzemanyag-megtakarítást eredményez a légitársaságok üzemeltetői számára. Az alumínium-szkandium ötvözetek csökkenthetik a közvetlen gyártási költségeket, és maximalizálják a gyártási és javítási kapacitást.

V: A Scandiumot alumínium-scandium ötvözetekben használják repülőgépipari alkatrészekhez és sportfelszerelésekhez, mint például kerékpárvázak, horgászbotok, golfvas tengelyek és baseball ütők. A szkandium-jodidot higanygőzlámpákban használják, amelyeket a napfény reprodukálására használnak stúdiókban a film- és televízióipar számára.

V: Íme néhány lehetséges jövőbeli fejlesztés a szkandiumötvözet terén:

● 3D nyomtatás

Az Sc-Al ötvözetporok bonyolult fémszerkezetek 3D nyomtatására használhatók.

● Védekezés

A szkandium-alumínium ötvözetek helyettesíthetik a nagy szilárdságú acél páncélzatot a katonai platformokon, és a repülőgép-ipari minőségű titánötvözeteket a vadászgépekben.

● Könnyű súlyú

A Scandium ötvözetek csökkenthetik a járművek tömegét, ami javíthatja az üzemanyag-fogyasztást.

● Szilárd oxid üzemanyagcellák

A szkandium szilárd oxidos üzemanyagcellákban használható közüzemi és kereskedelmi méretű alkalmazásokhoz.

V: Igen, a szkandium más fémekkel ötvözhető szkandiumötvözetek kialakítására. A legelterjedtebb ötvözet az alumínium-szkandium ötvözet, amelyet gyakran "szkandium-alumínium ötvözetnek" vagy egyszerűen "scandium-ötvözetnek" neveznek. Ez az ötvözet jellemzően kis százalékban tartalmaz szkandiumot, gyakran 0,1% és 0,5% közötti tartományban. A szkandium alumíniumhoz való hozzáadása javíthatja az ötvözet bizonyos tulajdonságait.

V: A szkandium jelentősen befolyásolhatja az alumíniumötvözetek szerkezetét és tulajdonságait. A Scandium képes:

● Növelje az erőt

A Scandium háromféleképpen erősítheti meg az alumíniumot:

● A hegeszthetőség javítása

A szkandium csökkentheti a hegesztési varratok forró repedését és növelheti a hegesztési varratok szilárdságát.

● A korrózióállóság javítása

A szkandium javíthatja vagy stabilizálja az anyag rugalmasságát.

● Javítja a fáradtsági viselkedést

A szkandium szuperplasztikus ötvözeteket tud létrehozni, amelyek akár 10-2 s-1 alakváltozási sebességgel is képződhetnek.

V: Igen, a szkandiumötvözetek teljes mértékben újrahasznosíthatók. Kombinálhatók más ötvözetekkel anélkül, hogy szennyeznék az újrahasznosítási áramokat. Gazdaságosabb lehet azonban érték alapján elkülöníteni őket.