جادوئی نایاب زمین کے عناصر اسکینڈیم

Sکینڈیئم، عنصر کی علامت ایس سی اور 21 کی جوہری تعداد کے ساتھ ، پانی میں آسانی سے گھلنشیل ہے ، گرم پانی کے ساتھ بات چیت کرسکتا ہے ، اور ہوا میں آسانی سے سیاہ ہوجاتا ہے۔ اس کی بنیادی توازن+3 ہے۔ یہ اکثر گیڈولینیم ، ایربیم اور دیگر عناصر کے ساتھ مل جاتا ہے ، جس میں کم پیداوار اور پرت میں تقریبا 0. 0.0005 ٪ کا مواد ہوتا ہے۔ اسکینڈیم اکثر خصوصی شیشے اور ہلکا پھلکا اعلی درجہ حرارت مرکب بنانے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے۔

اس وقت ، دنیا میں اسکینڈیم کے ثابت ذخائر صرف 2 لاکھ ٹن ہیں ، جن میں سے 90 ~ 95 ٪ باکسائٹ ، فاسفورائٹ اور آئرن ٹائٹینیم ایسک میں موجود ہیں ، اور یورینیم ، تھوریم ، ٹنگسٹن اور نایاب ارتھ ایسک میں ایک چھوٹا سا حصہ ہے ، جو بنیادی طور پر روس ، چین ، تاجکستان ، مادگاسکار میں تقسیم کیا گیا ہے۔ چین اسکینڈیم کے وسائل سے بہت مالا مال ہے ، جس میں اسکینڈیم سے متعلق بہت بڑے معدنی ذخائر ہیں۔ نامکمل اعدادوشمار کے مطابق ، چین میں اسکینڈیم کے ذخائر تقریبا 600 600000 ٹن ہیں ، جو جنوبی چین میں باکسائٹ اور فاسفورائٹ کے ذخائر ، پورفیری اور کوارٹج وین ٹنگسٹن کے ذخائر میں موجود ہیں ، جنوبی چین میں نایاب زمین کے ذخائر ، بایان اوبو ارتھ آئرن اسٹیٹینیم ٹیٹانیم ٹیٹانیم ، اور پنزیہوہوا واناڈیم میں۔

اسکینڈیم کی کمی کی وجہ سے ، اسکینڈیم کی قیمت بھی بہت زیادہ ہے ، اور اس کے عروج پر ، اسکینڈیم کی قیمت سونے کی قیمت سے 10 گنا بڑھ گئی۔ اگرچہ اسکینڈیم کی قیمت میں کمی واقع ہوئی ہے ، لیکن یہ اب بھی سونے کی قیمت سے چار گنا ہے!

تاریخ دریافت کرنا

1869 میں ، مینڈیلیف نے کیلشیم (40) اور ٹائٹینیم (48) کے مابین جوہری ماس میں ایک خلا کو دیکھا ، اور پیش گوئی کی کہ یہاں ایک انکشاف شدہ انٹرمیڈیٹ ایٹمی ماس عنصر بھی موجود ہے۔ اس نے پیش گوئی کی کہ اس کا آکسائڈ x ₂ O Å ہے۔ اسکینڈیم کو 1879 میں سویڈن میں اپسالا یونیورسٹی کے لارس فریڈرک نیلسن نے دریافت کیا تھا۔ اس نے اسے سیاہ نایاب سونے کی کان سے نکالا ، ایک پیچیدہ ایسک جس میں 8 اقسام کے دھات کے آکسائڈ ہوتے ہیں۔ اس نے نکالا ہےایربیم (iii) آکسائڈسیاہ نایاب سونے کا ایسک سے ، اور حاصل ہوایٹٹربیم (iii) آکسائڈاس آکسائڈ سے ، اور ہلکے عنصر کا ایک اور آکسائڈ ہے ، جس کا سپیکٹرم ظاہر کرتا ہے کہ یہ ایک نامعلوم دھات ہے۔ یہ دھات ہے جس کی پیش گوئی مینڈیلیف نے کی ہے ، جس کا آکسائڈ ہےsc₂o₃. اسکینڈیم دھات خود ہی تیار کی گئی تھیاسکینڈیم کلورائد1937 میں الیکٹرولائٹک پگھلنے کے ذریعہ۔

مینڈیلیف

الیکٹران کی تشکیل

الیکٹران کنفیگریشن: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D1

اسکینڈیم دھات

اسکینڈیم ایک نرم ، چاندی کی سفید منتقلی دھات ہے جس میں پگھلنے کا نقطہ 1541 ℃ اور 2831 of کا ابلتا ہوا نقطہ ہے۔

اس کی دریافت کے بعد کافی مدت کے لئے ، اس کی پیداوار میں دشواری کی وجہ سے اسکینڈیم کے استعمال کا مظاہرہ نہیں کیا گیا۔ غیر معمولی زمین کے عنصر کو علیحدگی کے طریقوں کی بڑھتی ہوئی بہتری کے ساتھ ، اب اسکینڈیم مرکبات کو صاف کرنے کے لئے ایک پختہ عمل کا بہاؤ موجود ہے۔ چونکہ اسکینڈیم یٹریئم اور لینتھانیڈ سے کم الکلائن ہے ، لہذا ہائیڈرو آکسائیڈ سب سے کمزور ہے ، لہذا اسکینڈیم پر مشتمل نایاب زمین کے عنصر کو "مرحلہ وار" کے طریقہ کار کے ذریعہ نایاب زمین کے عنصر سے الگ کیا جائے گا جب اسکینڈیم (III) ہائیڈرو آکسائیڈ کو حل میں منتقل کرنے کے بعد امونیا کے ساتھ علاج کیا جاتا ہے۔ دوسرا طریقہ یہ ہے کہ نائٹریٹ کے پولر سڑن کے ذریعہ اسکینڈیم نائٹریٹ کو الگ کرنا ہے۔ چونکہ اسکینڈیم نائٹریٹ گلنا آسان ترین ہے ، لہذا اسکینڈیم کو الگ کیا جاسکتا ہے۔ اس کے علاوہ ، یورینیم ، تھوریم ، ٹنگسٹن ، ٹن اور دیگر معدنیات کے ذخائر سے ساتھ اسکینڈیم کی جامع بازیابی بھی اسکینڈیم کا ایک اہم ذریعہ ہے۔

خالص اسکینڈیم کمپاؤنڈ حاصل کرنے کے بعد ، اسے ایس سی سی ایل Å میں تبدیل کیا جاتا ہے اور شریک کو کے سی ایل اور ایل ای سی ایل کے ساتھ پگھل جاتا ہے۔ پگھلے ہوئے زنک کو الیکٹرولیسس کے کیتھڈ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے ، جس کی وجہ سے اسکینڈیم زنک الیکٹروڈ پر تیز ہوجاتا ہے۔ اس کے بعد ، زنک دھاتی اسکینڈیم حاصل کرنے کے لئے بخارات بن جاتا ہے۔ یہ ایک ہلکا پھلکا چاندی کی سفید دھات ہے جس میں بہت فعال کیمیائی خصوصیات ہیں ، جو ہائیڈروجن گیس پیدا کرنے کے لئے گرم پانی سے رد عمل ظاہر کرسکتی ہیں۔ لہذا آپ کو تصویر میں جو دھات کا اسکینڈیم نظر آتا ہے اسے بوتل میں مہر لگا کر ارگون گیس سے محفوظ کیا جاتا ہے ، بصورت دیگر اسکینڈیم تیزی سے گہری پیلے رنگ یا بھوری رنگ کے آکسائڈ پرت کی تشکیل کرے گا ، جس سے اس کی چمکدار دھاتی چمک کھو جائے گی۔

درخواستیں

لائٹنگ انڈسٹری

اسکینڈیم کے استعمال بہت روشن سمتوں میں مرکوز ہیں ، اور اسے روشنی کا بیٹا کہنا مبالغہ آرائی نہیں ہے۔ اسکینڈیم کے پہلے جادوئی ہتھیار کو اسکینڈیم سوڈیم لیمپ کہا جاتا ہے ، جسے ہزاروں گھرانوں میں روشنی لانے کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے۔ یہ ایک دھاتی ہالیڈ الیکٹرک لائٹ ہے: بلب سوڈیم آئوڈائڈ اور اسکینڈیم ٹرائیوڈائڈ سے بھرا ہوا ہے ، اور اسی وقت اسکینڈیم اور سوڈیم ورق شامل کیا جاتا ہے۔ اعلی وولٹیج خارج ہونے والے مادہ کے دوران ، اسکینڈیم آئنوں اور سوڈیم آئنوں کو بالترتیب ان کی خصوصیت کے اخراج کی طول موج کی روشنی کا اخراج کیا جاتا ہے۔ سوڈیم کی ورنکرم لائنیں 589.0 اور 589.6 ینیم ہیں ، دو مشہور پیلے رنگ کی روشنی ، جبکہ اسکینڈیم کی ورنکرم لائنیں 361.3 ~ 424.7 ینیم ہیں ، جو الٹرا وایلیٹ اور نیلی روشنی کے اخراج کے قریب ہیں۔ چونکہ وہ ایک دوسرے کی تکمیل کرتے ہیں ، لہذا تیار کردہ مجموعی طور پر روشنی کا رنگ سفید روشنی ہے۔ یہ خاص طور پر ہے کیونکہ اسکینڈیم سوڈیم لیمپ میں اعلی برائٹ کارکردگی ، اچھی روشنی کا رنگ ، بجلی کی بچت ، طویل خدمت کی زندگی ، اور مضبوط دھند کو توڑنے کی صلاحیت کی خصوصیات ہیں جو وہ بڑے پیمانے پر ٹیلی ویژن کیمروں ، چوکوں ، کھیلوں کے مقامات اور سڑک کی روشنی کے لئے استعمال ہوسکتے ہیں ، اور تیسری نسل کے روشنی کے ذرائع کے طور پر جانا جاتا ہے۔ چین میں ، اس قسم کے چراغ کو آہستہ آہستہ ایک نئی ٹکنالوجی کے طور پر فروغ دیا جارہا ہے ، جبکہ کچھ ترقی یافتہ ممالک میں ، اس قسم کا چراغ 1980 کی دہائی کے اوائل میں ہی وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا تھا۔

اسکینڈیم کا دوسرا جادو ہتھیار شمسی فوٹو وولٹک خلیات ہے ، جو زمین پر بکھرے ہوئے روشنی کو جمع کرسکتا ہے اور اسے انسانی معاشرے کو چلانے کے لئے بجلی میں بدل سکتا ہے۔ اسکینڈیم دھات کے انسولیٹر سیمیکمڈکٹر سلیکن شمسی خلیوں اور شمسی خلیوں میں بہترین رکاوٹ دھات ہے۔

اس کا تیسرا جادوئی ہتھیار γ ایک رے ذریعہ کہا جاتا ہے ، یہ جادوئی ہتھیار خود ہی چمک سکتا ہے ، لیکن اس طرح کی روشنی ننگی آنکھ سے نہیں مل سکتی ، یہ ایک اعلی توانائی کا فوٹوون بہاؤ ہے۔ ہم عام طور پر معدنیات سے 45SC نکالتے ہیں ، جو اسکینڈیم کا واحد قدرتی آاسوٹوپس ہے۔ ہر 45SC نیوکلئس میں 21 پروٹون اور 24 نیوٹران ہوتے ہیں۔ 46SC ، ایک مصنوعی تابکار آاسوٹوپ ، γ تابکاری کے ذرائع یا ٹریسر ایٹم کے طور پر استعمال کیا جاسکتا ہے جو مہلک ٹیومر کے ریڈیو تھراپی کے لئے بھی استعمال کیا جاسکتا ہے۔ یہاں یٹریئم گیلیم اسکینڈیم گارنیٹ لیزر جیسی ایپلی کیشنز بھی موجود ہیں ،اسکینڈیم فلورائڈٹیلی ویژن پر گلاس اورکت آپٹیکل فائبر ، اور اسکینڈیم لیپت کیتھوڈ رے ٹیوب۔ ایسا لگتا ہے کہ اسکینڈیم چمک کے ساتھ پیدا ہوتا ہے۔

مصر کی صنعت

اس کی بنیادی شکل میں اسکینڈیم ایلومینیم مرکب ڈوپنگ کے لئے وسیع پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے۔ جب تک ایلومینیم میں کچھ ہزار اسکینڈیم شامل کیا جائے گا ، ایک نیا AL3SC مرحلہ تشکیل دیا جائے گا ، جو ایلومینیم کھوٹ میں ایک میٹامورفزم کا کردار ادا کرے گا اور مصر کی ساخت اور خصوصیات کو نمایاں طور پر تبدیل کرے گا۔ 0.2 ٪ ~ 0.4 ٪ ایس سی (جو واقعی گھر میں تلی ہوئی سبزیوں کو ہلچل میں نمک ڈالنے کے تناسب سے ملتا جلتا ہے ، صرف تھوڑا سا ضرورت ہے) کھوٹ کے دوبارہ دوبارہ ترتیب دینے کے درجہ حرارت کو 150-200 by تک بڑھا سکتا ہے ، اور اعلی درجہ حرارت کی طاقت ، ساختی استحکام ، ویلڈنگ کی کارکردگی اور سنکنرن مزاحمت کو نمایاں طور پر بہتر بنا سکتا ہے۔ یہ اس املاک رجحان سے بھی بچ سکتا ہے جو اعلی درجہ حرارت پر طویل مدتی کام کے دوران ہونا آسان ہے۔ اعلی طاقت اور اعلی سختی ایلومینیم کھوٹ ، نئی اعلی طاقت کے سنکنرن سے مزاحم ویلڈیبل ایلومینیم کھوٹ ، نیا اعلی درجہ حرارت ایلومینیم کھوٹ ، اعلی طاقت کے نیوٹران شعاع ریزی کے خلاف مزاحم ایلومینیم کھوٹ ، وغیرہ ، ایرو اسپیس ، ہوا بازی ، ہلکے گاڑیاں ، جوہری ری ایکٹرس اور ہائیکلیئر ری ایکٹرس میں بہت پرکشش ترقی کے امکانات رکھتے ہیں۔

اسکینڈیم لوہے کے لئے بھی ایک بہترین ترمیم کنندہ ہے ، اور تھوڑی مقدار میں اسکینڈیم کاسٹ آئرن کی طاقت اور سختی کو نمایاں طور پر بہتر بنا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ ، اسکینڈیم کو اعلی درجہ حرارت ٹنگسٹن اور کرومیم مرکب دھات کے ل an ایک اضافی کے طور پر بھی استعمال کیا جاسکتا ہے۔ یقینا ، ، ​​دوسروں کے لئے شادی کے کپڑے بنانے کے علاوہ ، اسکینڈیم کا ایک اعلی پگھلنے کا مقام ہے اور اس کی کثافت ایلومینیم سے ملتی جلتی ہے ، اور یہ اعلی پگھلنے والے نقطہ لائٹ ویٹ مرکب میں بھی استعمال ہوتا ہے جیسے اسکینڈیم ٹائٹینیم مصر اور اسکینڈیم میگنیشیم کھوٹ۔ تاہم ، اس کی زیادہ قیمت کی وجہ سے ، یہ عام طور پر صرف اعلی کے آخر میں مینوفیکچرنگ صنعتوں میں استعمال ہوتا ہے جیسے خلائی شٹل اور راکٹ۔

سیرامک ​​مواد

اسکینڈیم ، ایک واحد مادہ ، عام طور پر مرکب دھاتوں میں استعمال ہوتا ہے ، اور اس کے آکسائڈس اسی طرح سیرامک ​​مواد میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ ٹیٹراگونل زرکونیا سیرامک ​​مواد ، جو ٹھوس آکسائڈ ایندھن کے خلیوں کے لئے الیکٹروڈ مواد کے طور پر استعمال کیا جاسکتا ہے ، اس میں ایک انوکھی جائیداد ہے جہاں ماحول میں بڑھتے ہوئے درجہ حرارت اور آکسیجن حراستی کے ساتھ اس الیکٹرویلیٹ کی چالکتا بڑھ جاتی ہے۔ تاہم ، اس سیرامک ​​مادے کا کرسٹل ڈھانچہ خود ہی مستحکم نہیں ہوسکتا ہے اور اس کی کوئی صنعتی قدر نہیں ہے۔ اس کی اصل خصوصیات کو برقرار رکھنے کے لئے اس ڈھانچے کو ٹھیک کرنے کے لئے کچھ مادوں کو ڈوپ کرنا ضروری ہے۔ 6 ~ 10 ٪ اسکینڈیم آکسائڈ شامل کرنا ایک ٹھوس ڈھانچے کی طرح ہے ، تاکہ زرکونیا کو مربع جالی پر مستحکم کیا جاسکے۔

یہاں انجینئرنگ سیرامک ​​مواد بھی موجود ہیں جیسے اعلی طاقت اور اعلی درجہ حرارت مزاحم سلیکن نائٹرائڈ بطور ڈینسیفائر اور اسٹیبلائزر۔

ایک ڈینسیفائر کے طور پر ،اسکینڈیم آکسائڈعمدہ ذرات کے کنارے پر ایک ریفریکٹری مرحلہ SC2SI2O7 تشکیل دے سکتا ہے ، اس طرح انجینئرنگ سیرامکس کی اعلی درجہ حرارت کی خرابی کو کم کرتا ہے۔ دوسرے آکسائڈس کے مقابلے میں ، یہ سلیکن نائٹریڈ کی اعلی درجہ حرارت کی مکینیکل خصوصیات کو بہتر طور پر بہتر بنا سکتا ہے۔

اتپریرک کیمسٹری

کیمیائی انجینئرنگ میں ، اسکینڈیم اکثر ایک اتپریرک کے طور پر استعمال ہوتا ہے ، جبکہ ایس سی 2 او 3 کو ایتھنول یا آئسوپروپنول کی پانی کی کمی اور ڈایوکسائڈیشن ، ایسٹک ایسڈ کی سڑن ، اور سی او اور ایچ 2 سے ایتھیلین کی تیاری کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے۔ ایس سی 2 او 3 پر مشتمل پی ٹی الاتیلیسٹ بھی پیٹرو کیمیکل انڈسٹری میں بھاری تیل ہائیڈروجنیشن طہارت اور تطہیر کے عمل کے لئے ایک اہم کاتالسٹ ہے۔ کٹلیٹک کریکنگ رد عمل جیسے کمین میں ، ایس سی وائی زیولائٹ کاتالسٹ کی سرگرمی ایلومینیم سلیکیٹ کیٹیلسٹ سے 1000 گنا زیادہ ہے۔ کچھ روایتی اتپریرک کے مقابلے میں ، اسکینڈیم کیٹیلسٹس کے ترقیاتی امکانات بہت روشن ہوں گے۔

جوہری توانائی کی صنعت

اعلی درجہ حرارت ری ایکٹر جوہری ایندھن میں UO2 میں SC2O3 کی تھوڑی مقدار شامل کرنا جعلی تبدیلی ، حجم میں اضافے ، اور UO2 کی وجہ سے U3O8 تبادلوں کی وجہ سے کریکنگ سے بچ سکتا ہے۔

ایندھن سیل

اسی طرح ، نکل الکالی بیٹریوں میں 2.5 to سے 25 ٪ اسکینڈیم کا اضافہ کرنے سے ان کی خدمت زندگی میں اضافہ ہوگا۔

زرعی افزائش

زراعت میں ، مکئی ، چوقبصور ، مٹر ، گندم اور سورج مکھی جیسے بیجوں کا علاج اسکینڈیم سلفیٹ کے ساتھ کیا جاسکتا ہے (حراستی عام طور پر 10-3 ~ 10-8mol/L ہوتی ہے ، مختلف پودے مختلف ہوں گے) ، اور انکرن کو فروغ دینے کا اصل اثر حاصل ہوچکا ہے۔ 8 گھنٹوں کے بعد ، جڑوں اور کلیوں کے خشک وزن میں بالترتیب 37 ٪ اور 78 ٪ کا اضافہ ہوا ، لیکن اس کا طریقہ کار ابھی بھی زیر مطالعہ ہے۔

نیلسن کی توجہ سے لے کر آج تک جوہری بڑے پیمانے پر اعداد و شمار کے قرض کی طرف ، اسکینڈیم صرف ایک سو یا بیس سالوں سے لوگوں کے وژن میں داخل ہوا ہے ، لیکن یہ ایک سو سال تک بینچ پر بیٹھا ہے۔ یہ پچھلی صدی کے آخر میں مادی سائنس کی بھرپور نشوونما تک نہیں تھا جب اس نے اسے جیورنبل لایا تھا۔ آج ، اسکینڈیم سمیت نایاب زمین کے عناصر ، ماد سائنس میں گرم ستارے بن چکے ہیں ، ہزاروں نظاموں میں ہمیشہ بدلتے ہوئے کردار ادا کرتے ہیں ، ہر روز ہماری زندگیوں میں زیادہ سہولت لاتے ہیں ، اور معاشی قدر پیدا کرتے ہیں جس کی پیمائش کرنا اور بھی مشکل ہے۔