照明灯原来跟「钪」元素有关

上篇文章提到阿波罗带回的石头含有超导体性质的钇元素,其实月球上也有不少其他稀土元素,像是元素钪在地球地壳中含量相当稀少,甚至可能比黄金更有价值,即使如此,它仍以工业用途为主,而不是作为奢侈品来进行交易。虽然钪在地球上很罕见,但它在太阳和其他星球含量颇高的。

介绍

1869年门得列夫在题为《元素性质与原子量的关系》的论文首次提出元素周期律,并发表在第一版化学元素周期表中,预言应该还有一个未被发现且性质介于钙和钛这二元素之间的未知元素,而钪于1871年被门得列夫预测出来。

8年后的1879年,Nilson和他的团队在黑稀金矿和矽铍钇矿中发现了元素钪,并以其所在的堪地那维亚半岛拉丁文名称(Scandia),来命名钪(Scandium)。纯金属钪早期时制取困难,直到1937年才首次提取成功。

钪

钪 Sc

原子序数: 21

原子质量: 44.955912 u

电子结构: [Ar] 3d1 4s2

钪的电子排布类似于钛(Ti)和铈(Ce),属于第三周期的过渡金属元素。

物理性质:

外观: 钪是一种银白色的金属,具有金属光泽。

密度: 2.985 g/cm³(在室温下)

熔点: 1541 °C

沸点: 2836 °C

硬度: 2.5 – 3.0(摩氏硬度)

磁性: 在常温下,钪是反磁性的,即不具有磁性。

化学性质 :

  • 钪是一种相对活泼的金属,能与氧、氮、硫等形成多种化合物。
  • 它在空气中会迅速氧化,形成氧化钪(Sc2O3)保护层。

钪应用领域:

纯金属钪通常是由电解氯化钪制备而成,当钪暴露于空气中时,其颜色会逐渐变成略带浅黄色,或是粉红色的色泽。钪是稀土元素中最轻的一个,但它并未被列为轻稀土金属,且因本身熔点很高且有强耐蚀性,当此元素添加于铝合金中,变为具有高强度、重量轻的钪铝合金。常见用途如下:

  • 钪的主要应用是作为合金的添加剂,提高合金的强度和耐腐蚀性。
  • 它也用于高性能轻合金的制造,如航空航天和汽车工业,民生类如棒球棒、自行车架等轻型运动器材。
  • 在某些高温合金和陶瓷材料中,钪也扮演重要角色。
  • 少量的钪也用于研究和科学实验中,如在某些光学应用和催化剂中的使用。

令人感兴趣的是,用作大型场地、电影拍摄使用的照明灯,原来跟「钪」元素有关。钪本可用于高强光灯泡的制造,也就是含有钪-钠合金的物质灌入发光管内后,经由放电会发出与太阳光相近的光芒,比单纯卤素灯管还要亮、寿命更长,甚至耗电量只有约卤素灯管的 50%。

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