Scandio

R: Lo scandio fornisce forza trasformativa senza la necessità di trattamenti termici problematici e costosi. Nello specifico, le aggiunte di scandio possono aumentare la resistenza allo snervamento su una serie 5000 tra 300 MPa e 450 MPa, a seconda della quantità di aggiunta, pur mantenendo valori di allungamento (duttilità) di 12-15.

R: La composizione chimica della lega madre alluminio-scandio è del 2% di scandio e il resto è del 99,7% di alluminio. La lega madre viene utilizzata per aggiungere scandio alle leghe contenenti Al-Mg-Zr, che vengono utilizzate sotto forma di fogli e piastre. Questi fogli e piastre vengono utilizzati principalmente dai produttori di aeromobili.

R: Lo scandio elementare è considerato non tossico e sono stati condotti pochi test sugli animali sui composti dello scandio. I livelli di dose semiletale (LD50) per il cloruro di scandio (III) per i ratti sono stati determinati a 4 mg/kg per la somministrazione intraperitoneale e a 755 mg/kg per la somministrazione orale.

R: Gli usi principali dello scandio sono come additivo per le leghe a base di alluminio per articoli sportivi e nelle lampade ad alogenuri metallici ad alta intensità.

R: Esistono due modi comuni attraverso i quali è possibile estrarre lo scandio.

• Il primo modo è estrarlo come sottoprodotto della lavorazione dell'uranio.
• Il secondo metodo attraverso il quale è possibile preparare lo scandio è quando i cloruri di scandio fusi, il litio e il potassio vengono elettrolizzati utilizzando elettrodi di zinco fuso e filo di tungsteno.

R: L'elemento Scandio ha vaste proprietà e i suoi usi sono stati discussi. Alcune delle proprietà sono altamente distinguibili da altri elementi e definiscono i vari scopi e applicazioni dell'elemento scandio. Sono in corso ulteriori ricerche in questo campo per scoprire le caratteristiche e le applicazioni recenti dello scandio.

Alcune proprietà importanti dello scandio sono che il numero di massa di questo elemento è 44,96 u. Lo scandio appartiene al Gruppo 3, Periodo 4 e blocco D della tavola periodica. La struttura atomica dello scandio è composta da 21 protoni e 24 neutroni. Lo scandio mostra anche proprietà di elettronegatività poiché è un metallo. L'elettronegatività dello scandio è relativamente alta, cioè 1,36.

Lo scandio si trova comunemente sulla Terra nello stato di ossidazione +3. L'elemento scandio, quando è nello stato di ossidazione, ha una stretta somiglianza con altri metalli rari sulla Terra. A causa del suo raggio ionico significativamente piccolo, alcuni comportamenti e caratteristiche dello scandio sono rari rispetto ad altri elementi terrestri. Per lo stesso motivo l'elemento scandio, nella sua forma ionica, è un acido relativamente forte e ha anche una maggiore tendenza a formare complessi.

R: Lo scandio è uno degli elementi chimici, anche un metallo raro che si trova sulla terra. Nel 1871, Dmitry Ivanovich Mendeleyev, un chimico russo, predisse l'esistenza di questo elemento. Successivamente fu scoperto da Lars Fredrik Nilson nel 1879. È rappresentato dal simbolo "S". Nella tavola periodica, il numero atomico dello scandio è 21. Il peso atomico, invece, è 44,965 g/mol. Sulla terra, lo scandio o "Sc" si trova comunemente in Scandinavia. È presente in quantità minime in molte specie minerali presenti sulla terra. Esistono diverse proprietà e usi dell'elemento scandio.

Lo scandio è anche uno degli elementi costosi a causa della sua scarsità e della produzione limitata. Il prezzo dello scandio puro può essere di circa $ 7000 al kg, addirittura superiore. Anche lo scandio ha un’elevata abbondanza cosmica. Inoltre, è il ventitreesimo (23esimo) elemento più abbondante nel sole.

È un elemento considerato non tossico. Tuttavia, non esiste una ricerca approfondita in termini di problemi di salute e sicurezza con lo scandio. Il cloruro di scandio è un composto che può avere una dose letale. Pertanto, questo composto e altri composti dello scandio devono essere maneggiati con cura poiché possono essere considerati moderatamente tossici.

A: Effetti dello scandio sull'ambiente:

Lo scandio viene scaricato nell'ambiente in molti luoghi diversi, principalmente dalle industrie produttrici di petrolio. Può anche disperdersi nell'ambiente quando si smaltiscono le apparecchiature domestiche. Lo scandio si accumulerà gradualmente nel suolo e nei terreni acquatici e ciò porterà alla fine a concentrazioni crescenti negli esseri umani, negli animali e nelle particelle del suolo.

Negli animali acquatici lo scandio provoca danni alle membrane cellulari, che hanno diversi effetti negativi sulla riproduzione e sulle funzioni del sistema nervoso.

A: Effetti dello scandio sulla salute:

Lo scandio non ha alcun ruolo biologico. Solo tracce raggiungono la catena alimentare, quindi l'assunzione giornaliera di una persona media è inferiore a 0,1 microgrammo.

Lo scadio non è tossico, anche se è stato suggerito che alcuni dei suoi composti potrebbero essere cancerogeni.

Lo scandio è pericoloso soprattutto nell'ambiente di lavoro, poiché l'umidità e i gas possono essere inalati con l'aria. Ciò può causare embolie polmonari, soprattutto durante l'esposizione a lungo termine. Lo scandio può rappresentare una minaccia per il fegato quando si accumula nel corpo umano.

R: Lo scandio è distribuito scarsamente e si trova in tracce in molti minerali. Minerali rari provenienti dalla Scandinavia e dal Madagascar come thortveitite, euxenite e gadolinite sono le uniche fonti concentrate conosciute di questo elemento. La Thortveitite può contenere fino al 45% di scandio sotto forma di ossido di scandio.

R: Lo scandio-44 è un isotopo medico promettente per l'imaging con tomografia a emissione di positroni (PET). La PET consente ai medici di misurare l’attività delle cellule nel corpo per aiutare a identificare il cancro, le malattie cardiache e altre condizioni. Lo scandio-44 può essere prodotto attraverso il decadimento radioattivo del titanio-44. Poiché decade molto più lentamente dello scandio-44, lo stesso lotto di titanio-44 può produrre abbastanza scandio-44 per molti anni di scansioni PET. La sfida è separare in modo affidabile lo scandio-44 dal titanio-44 negli ospedali. Ora i ricercatori hanno una nuova soluzione. Hanno usato una molecola organica chiamata idrossammato per immobilizzare il titanio-44 su una resina. Successivamente, hanno fatto passare attraverso la resina un liquido progettato per rimuovere solo lo scandio-44. Questo processo può essere ripetuto man mano che ogni giorno viene prodotto più scandio-44.

R: Lo scandio può essere trovato in numerosi prodotti alimentari come la noce di burro, la nocciola comune, il cocco e l'anacardio, il che rende lo scandio un potenziale biomarcatore per il consumo di questi prodotti alimentari.

R: Attraverso un processo di microlega, lo scandio può contribuire ad aumentare la resistenza e la saldabilità di una cellula in alluminio generando allo stesso tempo un notevole risparmio di carburante per gli operatori aerei. Le leghe di alluminio-scandio hanno il potenziale per ridurre i costi diretti di produzione e massimizzare la capacità di produzione e riparazione.

R: Lo scandio viene utilizzato nelle leghe di alluminio-scandio per componenti dell'industria aerospaziale e per attrezzature sportive come telai di biciclette, canne da pesca, aste in ferro da golf e mazze da baseball. Lo ioduro di scandio viene utilizzato nelle lampade ai vapori di mercurio, utilizzate per replicare la luce solare negli studi dell'industria cinematografica e televisiva.

R: Ecco alcuni potenziali progressi futuri nella lega di scandio:

●stampa 3D

Le polveri di lega Sc-Al potrebbero essere utilizzate per stampare in 3D strutture metalliche complesse.

● Difesa

Le leghe di scandio-alluminio potrebbero sostituire le armature in acciaio ad alta resistenza nelle piattaforme militari e le leghe di titanio di grado aerospaziale negli aerei da combattimento.

● Alleggerimento

Le leghe di scandio potrebbero ridurre il peso dei veicoli, migliorando così il risparmio di carburante.

● Celle a combustibile a ossido solido

Lo scandio potrebbe essere utilizzato nelle celle a combustibile a ossido solido per applicazioni di utilità e su scala commerciale.

R: Sì, lo scandio può essere legato con altri metalli per formare leghe di scandio. La lega più comune è la lega di alluminio-scandio, spesso chiamata "lega di alluminio-scandio" o semplicemente "lega di scandio". Questa lega contiene tipicamente una piccola percentuale di scandio, spesso compresa tra 0,1% e 0,5%. L'aggiunta di scandio all'alluminio può migliorare alcune proprietà della lega.

R: Lo scandio può influenzare in modo significativo la struttura e le proprietà delle leghe di alluminio. Lo scandio può:

● Migliorare la forza

Lo scandio può rafforzare l’alluminio in tre modi:

● Migliorare la saldabilità

Lo scandio può ridurre le fessurazioni a caldo nelle saldature e aumentare la resistenza delle saldature.

● Migliorare la resistenza alla corrosione

Lo scandio può migliorare o stabilizzare la duttilità del materiale.

● Migliorare il comportamento a fatica

Lo scandio può creare leghe superplastiche che possono formarsi a velocità di deformazione fino a 10−2 s−1.

R: Sì, le leghe di scandio sono completamente riciclabili. Possono essere combinati con altre leghe senza inquinare i flussi di riciclo. Tuttavia, potrebbe essere più economico separarli in base al valore.