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一、钪的发现之旅
在1869年,门捷列夫注意到钙(40)和钛(48)之间原子质量存在差距,预测其间存在一种未被发现的元素,他推测这个元素与硼的性质相似于是将其命名为“类硼”。
十年之后瑞典乌普萨拉大学的拉尔斯·弗雷德里克·尼尔森在斯堪的纳维亚(半岛)中,找到了一种很轻的元素的氧化物。其原子光谱显示它正是门捷列夫预测的类硼。根据它的发现地拉尔斯将这个元素命名为“钪(Scandium)”,钪的原子序号21,质量为44.956位于元素周期表的第四周期。
二、钪的地球化学性质
1.钪的元素周期
尽管钪是稀土家族的一员,并且和其他稀土元素一样通常呈现+3价。钪离子的半径仅为0.75 Å (六次配位) ,远远小于其他的稀土元素 (1.03–0.86 Å,六次配位) ,因此钪元素的物理化学性质和其他稀土元素很不一样。
2.钪的演变过程
在岩浆演化的过程中,其他的稀土元素多表现为不相容元素,富集在结晶后残余的岩浆之中,而钪多表现为相容元素并富集在早期结晶的单斜辉石和角闪石之中。因此在稀土元素超常富集的区域,经常看不到钪的踪影。
元素周期表
3.钪与其他元素的结合
钪有时会与高场强元素 (即半径小且离子电价高的元素) 为伴 ,以类质同象替换的形式进入到钶铁矿、锡锰钽矿、烧绿石、细晶石、锆石和钛铁矿之中;有时与钨和锡结合,进入到黑钨矿和锡石之中;有时又与铁结合,以离子吸附的形式进入到赤铁矿和针铁矿之中。同时,钪又与这些元素保持若即若离的关系,有时刚和一个元素结合,碰到了另外的元素 (比如当富挥发分的流体经过的时候) ,钪又会偷偷溜走,跟其他元素一起了。
三、稀贵的钪资源
在地壳中,一些含量低于钪的元素,如铅、钼、锑和金都可以形成独立的矿床,而钪作为地壳中含量排名第33的元素,却分布极为分散,很难富集成矿。钪的这一性质和其他的稀土元素有点类似,即“稀土并不稀有,只是过于分散”。
从含量很低的原料中富集、分离和提纯钪的过程非常复杂,通常先通过钙热还原无水氟化钪制得粗钪,再根据粗钪中各种杂质的熔点、沸点以及蒸汽压和蒸馏速度的不同用真空蒸馏法提纯金属钪