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照明燈原來跟「鈧」元素有關

上篇文章提到阿波羅帶回的石頭含有超導體性質的釔元素,其實月球上也有不少其他稀土元素,像是元素鈧在地球地殼中含量相當稀少,甚至可能比黃金更有價值,即使如此,它仍以工業用途為主,而不是作為奢侈品來進行交易。雖然鈧在地球上很罕見,但它在太陽和其他星球含量頗高的。

介紹

1869年門得列夫在題為《元素性質與原子量的關係》的論文首次提出元素週期律,並發表在第一版化學元素週期表中,預言應該還有一個未被發現且性質介於鈣和鈦這二元素之間的未知元素,而鈧於1871年被門得列夫預測出來。

8年後的1879年,Nilson和他的團隊在黑稀金礦和矽鈹釔礦中發現了元素鈧,並以其所在的堪地那維亞半島拉丁文名稱(Scandia),來命名鈧(Scandium)。純金屬鈧早期時製取困難,直到1937年才首次提取成功。

鈧

鈧 Sc

原子序數: 21

原子質量: 44.955912 u

電子結構: [Ar] 3d^1 4s^2

鈧的電子排布類似於鈦(Ti)和鈰(Ce),屬於第三周期的過渡金屬元素。

物理性質:

外觀: 鈧是一種銀白色的金屬,具有金屬光澤。

密度: 2.985 g/cm³(在室溫下)

熔點: 1541 °C 沸點: 2836 °C

硬度: 2.5 – 3.0(摩氏硬度)

磁性: 在常溫下,鈧是反磁性的,即不具有磁性。

化學性質:

  • 鈧是一種相對活潑的金屬,能與氧、氮、硫等形成多種化合物。
  • 它在空氣中會迅速氧化,形成氧化鈧(Sc2O3)保護層。

鈧應用領域

純金屬鈧通常是由電解氯化鈧製備而成,當鈧暴露於空氣中時,其顏色會逐漸變成略帶淺黃色,或是粉紅色的色澤。鈧是稀土元素中最輕的一個,但它並未被列為輕稀土金屬,且因本身熔點很高且有強耐蝕性,當此元素添加於鋁合金中,變為具有高強度、重量輕的鈧鋁合金。常見用途如下:

  • 鈧的主要應用是作為合金的添加劑,提高合金的強度和耐腐蝕性。
  • 它也用於高性能輕合金的製造,如航空航天和汽車工業,民生類如棒球棒、自行車架等輕型運動器材。
  • 在某些高溫合金和陶瓷材料中,鈧也扮演重要角色。
  • 少量的鈧也用於研究和科學實驗中,如在某些光學應用和催化劑中的使用。

令人感興趣的是,用作大型場地、電影拍攝使用的照明燈,原來跟「鈧」元素有關。鈧本可用於高強光燈泡的製造,也就是含有鈧-鈉合金的物質灌入發光管內後,經由放電會發出與太陽光相近的光芒,比單純鹵素燈管還要亮、壽命更長,甚至耗電量只有約鹵素燈管的 50%。

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