Սկանդիում

Սկանդիումի գոյությունն առաջին անգամ առաջարկվել է Մենդելեևի կողմից 1870^[3] թվականին, իսկ 1879 թվականին Լ. Ֆ. Նիլսոնովը գադոլինիտ և էվկսենիտ հանքանյութերից, որոնք հայտնաբերվել էին Սկանդինավիայում, առանձնացրել է սկանդիում տարրը (այստեղից էլ առաջացել է տարրի անվանումը)։

Երկրի ընդերքում սկանդիումի պարունակությունը կազմում է 10 գ/տ։ Ծովային ջրում նրա պարունակությունը կազմում է 4∙10⁻⁵ գ/լ։ Հայտնի են սկանդիումի 2 հանքանյութեր, տորտվեյտիտ՝ (Sc,Y)2 Si₂O₇, որը տարածված է Մադագասկարում և Նորվեգիայում, և ստերրետտիտը՝ Sc[PO₄]∙2H₂O, սակայն նրանք հանդիպում են շատ հազվադեպ։ Սկանդիումը համարվում է տիպիկ տարածված էլեմենտ, և մտնում է շատ աղերի բաղադրության մեջ։ Սկանդիումի հիմնական հանքային կրողներ են հանդիսանում ֆլյուորիտը (Sc₂O₃-ի պարունակությունը հասնում է մինչև 1%), կասսիտերիտը (0,005-0,2%), վոլֆրամիտը 0-04 %), իլմենորուտիլը (0,0015-0,3%), տորիանիտը (0,46% Sc₂O₃), սամարսկիտը (0,45% Sc₂O₃), վիիկիտ (1,17% Sc₂O₃), քսենոտիմ (0,0015-1,5%), բերիլլ (0,2%)։ Ընդհանուր առմամբ հայտնի են հարյուրավոր սկանդիում պարունակող աղեր։

Սկանդիումի հսկայական պաշարներ կենտոնացված են Ռուսաստանի, և նախկին Խորհրդային Միության տարածքներում։ Ներկայումս, անկախ փորձագետների հաշվարկների, սկանդիումի (սկանդիումի օքսիդ) հիմնական արտադրողները համարվում են Ռուսաստանը, Ճապոնիան, Ուկրաինան և Ղազախստանը, Նորվեգիա^[4]։

Սկանդիումն օժտված է թույլ պարամագնիսական հատկություններով։ Նրա մագնիսական զգայունությունը 236∙10⁻⁶ (20 °C)։ Սկանդիումը փափուկ մետաղ է, մաքուր վիճակում այն հեշտությամբ է ենթարկվում մշակման, հեշտությամբ օգտագործվում է դարբնագործության մեջ, գլանվածքների արտադրությունում, դրոշմագործության մեջ։ Սկանդիումի պարզագույն միացությունը արծաթագույն թեթև մետաղ է, որին բնորոշ է թեթևակի դեղին երանգը։

Նրան հատուկ են երկու բյուրեղային մոդիֆիկացիաներ՝ α-Sc և β-Sc: α↔β անցման ջերմաստիճանը կազմում է 1336 °C: Հալման ջերմաստիճանը կազմում է 1541 °C, եռման ջերմաստիճանը՝ 2837 °C:

Սկանդիումը առաջին 3d-էլեկտրոններ պարունակող էլեմենտն է, արտաքին էլեկտրոնային մակարդակում ունի 3d¹4s² վիճակ։ Քիմիական հատկություննեով այս տարրին նման են +3 օքսիդացման աստիճան ունեցող էլեմենտները (օրինակ, Ti³⁺, Fe³⁺, Mn³⁺)։

Քիմիական և ֆիզիկական հատկություններով սկանդիումին նաև նման են իտրիումը, լանթանը և լանթանոիդները։ Սկանդիումը իր բոլոր բնական միացություններում ցուցաբերում է դրական վալենտական աստիճան, որը հավասար է 3-ի, այդ պատճառով օքսիդավերականգնման պրոցեսներում նա մասնակցություն չի ցուցաբերում։ Սկանդիումը քիմիական հատկություններով նման է ալյումինին։

Սկանդիումը օդի հետ շփվելիս պատվում է օքսիդային թաղանթով, սակայն ակնառու օքսիդացումը սկսվում է 250 °С ջերմաստիճանից։ Ջրածնի հետ փոխազդելիս (450 °C) առաջանում է հիդրիդ ScH₂, ազոտի հետ (600-800 °C)՝ նիտրիդ, հալոգենների հետ (400-600 °C) փոխազդելիս՝ ScCl₃ տիպի միացություններ։ Շիկացնելու դեպքում փոխազդեցության մեջ է մտնում ֆտորի, թթվածնի, ածխածնի, ազոտի, ֆոսֆորի հետ։ Սենյակային ջերմաստիճանում փոխազդում է քլորի, բրոմի և յոդի հետ։

Փոխազդում է ուժեղ թթուների հետ, ուժեղ թթուների օքսիդների հետ, և ալկալու կոնցենտրացիոն լուծույթների հետ։ Ջրում սկանդիումի միացությունները հիդրոլիզվում են, առաջացնելով համապատասխան աղեր։ Sc⁺³ իոնը անգույն իոն է, որի կորդինացիոն թիվը ջրային լուծույթներում հավասար է 6-ի։ Ինչպես ալյումինի դեպքում, այնպես էլ սկանդիումի հիդրօքսիդը ամֆոտեր է, և լուծվում է որպես ամֆոտերային թթու։ Սկանդիումի քլորիդը, բրոմիդը, յոդիտը և սուլֆատը լավ լուծվում են ջրում։

Սկանդիումի ֆտորիդը և ֆոսֆատը ջրում չեն լուծվում, սակայն ֆտորիդը լուծվում է ֆտորիդ-իոնի ավելցուկային առկայության պայմաններում, առաջացնելով ScF₃-ը։ Սկանդիումի նիտրիդը, սուլֆիդը և կարբոնատը ջրային պայմաններում հիդրոլիզվում են։ Հարկ է նշել, որ քարածխի շերտերից սկանդիումի հսկայական ռեսուրսներ են ստացվում, իսկ սկանդիումի հեռացման տեխնալոգիան մեծ խնդիր է սինթետիկ հեղուկ վառելիքի ստացման համար։

Սկանդիումը օգտագործվում է առավել պինդ նյութերի ստացման համար։ Օրինակ՝ տիտանի կարբիտը սկանդիումի կարբիտի հետ խառնելիս երկու անգամ բարձրացնում է նրա ամրությունը, ինչն էլ նոր նյութը դարձնում է ալմազից հետո ամուր չորրորդ նյութը։ Սկանդիումը հետաքրքիր խառնուրդ է ստեղծում բերիլիումի հետ, որն ունի եզակի ջերմադիմացկունություն և ամրություն։

Սկանդիումը համարվում է ցրված լիտոֆիլային տարր, (ժայռերի, ապարների տարր) այդ պատճառով այս էլեմենտի արտադրության տեխնոլոգիայում եթե լրիվ առանձնացվի սկանդիումը վերամշակված հանքանյութերից, նրա տարեկան արտադրանքը կավելանա։

Սկանդիումը օքսիդների տեսքով մեծ մասամբ վերականգնվում է.

• վոլֆրամային,
• օլովյանային,
• տիտանային,
• ուրանային հանքանյութերի
• բոքսիտների հիդրո- և պիրոմետալուրգիական մշակմամբ։

Օքսիդները քլորացնում կամ ֆտորացնում են բարձր ջերմաստիճանում, որից հետո մետաղական սկանդիումը (≈99,5%) ստանում են նրա քլորիդների կամ ֆտորիդների մետաղական կալցիումով թերմիկ վերականգնմամբ, բարձր վակուումում 133,3•10⁻⁶ ն/մ² (10⁻⁶), 1600-1700 °C:

Սկանդիումը կարող ենք համարել 21-րդ դարի մետաղ, և կարող ենք կանխատեսել նրա արտադրության ծավալների բարձրացում, գնի աճ, և հսկայական քանակությամբ քարային ածխի վերամշակում հեղուկ վառելիքի։

1988 թվականին սկանդիումի օքսիդի արտադրությունը աշխարհում կազմում է.

Սկանդիումի գլխավորապես կիրառվում է ալյումինասկանդիումային համաձուլվածների ստացման համար, որոնք լայն կիրառություն ունեն սպորտային տեխնիկաների և սարքավորումների արտադության համար (մոտոցիկլետներ, բեյսբոլի մականներ և այլն), ամեն բնագավառում, որտեղ անհրաժեշտ են շատ ամուր սարքավորումներ։ Ալյումինի և սկանդիումի համաձուլվածքը աչքի է ընկնում առավել ամրությամբ և ճկունությամբ։

Մաքուր սկանդիումի ուժը մոտ 400 ՄՊա է, իսկ տիտանի մոտ այն մոտավորապես հավասար է 250-350 ՄՊա-ի։

Սկանդիումի խառնուրդների լայն կիրառումը ավիացիայում և հրթիռների արտադրության մեջ թույլ է տալիս բավականին իջեցնել փոխադրումների արժեքը և կտրուկ բարձրացնել շահագործվող համակարգերի հուսալիությունը, օգտագործվում է նաև պարկուճների արտադությունում։ Շատ կարևոր է նաև այն հանգամանքը, որ սկանդիումը հաֆնյումով լեգիրացված խառնուրդները ամացնում է։ Շատ կարևոր է իմանալ նաև այն մասին, որ մաքուր ալյումինի և սկանդիումի լեգիրացված վիճակը բարձրացնում է մետաղալարերի ջերմահաղորդականությունը։

Սկանդիումն օգտագործվում է չափազանց ամուր մատերիալների ստացման համար։ Օրինակ, կարբիդի տիտանի լեգիրացված վիճակը սկանդիումի կարբիդով, մոտ երկու անգամ բարձրացնում է նրա միկրոամրությունը, իսկ ստացված նոր մատերիալը համարվում է ալմաստից հետո չորրորդ կարծր նյութը։

Սկանդիումի օքսիդը մեծ կիառություն ունի նաև բժշկության մեջ, մասնավորապես ատամնաբուժական պրակտիկայում, քանի որ ապահովում է ատամնաշարային կծվածքների բարձր որակը։ Սկանդիումը լայն օգտագործում ունի նաև բազմաշերտանոց ռենտգենային հայելիների արտադրության մեջ։ Ամեն տարի 80 կգ սկանդիում (Sc₂O₃ միացության տեսքով) օգտագործվում է բարձր ինտեսիվությամբ լուսատու էլեմենտների արտադրության համար։

Սկանդիումի յոդիտը ավելացվում է սնդիկա-գազային լամպերի, ըստ արտադրողների, դա շատ լավ լույսի աղբյուր է, նման է արևի լույսին, որն ապահովում է տեսախցիկի լավ լուսարձակումը։

• Պարբերական աղյուսակ
• Sc - Science Channel

• Коган. Б. И., Названова. В. А. Скандий. — М.: Изд-во АН УССР, 1963. — 304 с. с илл.
• Scerri, Eric R. (2007). The Periodic System: Its Story and Its Significance. Oxford, UK: Oxford University Press. ISBN 9780195305739. OCLC 62766695.

Սկանդիում էջը Վիքիպահեստում

• Webelements-ում
• Սկանդիումը քիմիական տարրերի հայտնի գրադարանում(չաշխատող հղում)
• Scandium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• WebElements.com – Scandium

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից։