Sক্যান্ডিয়াম, যার মৌল প্রতীক Sc এবং পারমাণবিক সংখ্যা ২১, পানিতে সহজে দ্রবণীয়, গরম পানির সাথে মিথস্ক্রিয়া করতে পারে এবং বাতাসে সহজেই গাঢ় হয়ে যায়। এর প্রধান ভ্যালেন্স হল +3। এটি প্রায়শই গ্যাডোলিনিয়াম, এরবিয়াম এবং অন্যান্য মৌলের সাথে মিশ্রিত হয়, যার ফলন কম এবং ভূত্বকে প্রায় 0.0005% এর পরিমাণ থাকে। স্ক্যান্ডিয়াম প্রায়শই বিশেষ কাচ এবং হালকা উচ্চ-তাপমাত্রার সংকর ধাতু তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।
বর্তমানে, বিশ্বে স্ক্যান্ডিয়ামের প্রমাণিত মজুদ মাত্র ২ মিলিয়ন টন, যার ৯০-৯৫% বক্সাইট, ফসফরাইট এবং লোহা টাইটানিয়াম আকরিক এবং একটি ছোট অংশ ইউরেনিয়াম, থোরিয়াম, টাংস্টেন এবং বিরল পৃথিবীর আকরিক, যা মূলত রাশিয়া, চীন, তাজিকিস্তান, মাদাগাস্কার, নরওয়ে এবং অন্যান্য দেশে বিতরণ করা হয়। চীন স্ক্যান্ডিয়াম সম্পদে অত্যন্ত সমৃদ্ধ, স্ক্যান্ডিয়াম সম্পর্কিত বিশাল খনিজ মজুদ রয়েছে। অসম্পূর্ণ পরিসংখ্যান অনুসারে, চীনে স্ক্যান্ডিয়ামের মজুদ প্রায় ৬০০০০০ টন, যা বক্সাইট এবং ফসফরাইট আকরিক, দক্ষিণ চীনে পোরফাইরি এবং কোয়ার্টজ শিরা টাংস্টেন আকরিক, দক্ষিণ চীনে বিরল পৃথিবীর আকরিক, অভ্যন্তরীণ মঙ্গোলিয়ায় বায়ান ওবো বিরল পৃথিবীর আকরিক এবং সিচুয়ানে পানঝিহুয়া ভ্যানাডিয়াম টাইটানিয়াম ম্যাগনেটাইট আকরিক।
স্ক্যান্ডিয়ামের অভাবের কারণে, স্ক্যান্ডিয়ামের দামও খুব বেশি, এবং তার সর্বোচ্চ পর্যায়ে, স্ক্যান্ডিয়ামের দাম সোনার দামের ১০ গুণ বৃদ্ধি পেয়েছিল। যদিও স্ক্যান্ডিয়ামের দাম কমেছে, তবুও এটি সোনার দামের চার গুণ!
ইতিহাস আবিষ্কার
১৮৬৯ সালে, মেন্ডেলিভ ক্যালসিয়াম (৪০) এবং টাইটানিয়াম (৪৮) এর মধ্যে পারমাণবিক ভরের ব্যবধান লক্ষ্য করেন এবং ভবিষ্যদ্বাণী করেন যে এখানে একটি অনাবিষ্কৃত মধ্যবর্তী পারমাণবিক ভর উপাদানও রয়েছে। তিনি ভবিষ্যদ্বাণী করেন যে এর অক্সাইড হল X ₂ O Å। ১৮৭৯ সালে সুইডেনের উপসালা বিশ্ববিদ্যালয়ের লার্স ফ্রেডেরিক নীলসন স্ক্যান্ডিয়াম আবিষ্কার করেন। তিনি এটি কালো বিরল সোনার খনি থেকে বের করেন, একটি জটিল আকরিক যাতে ৮ ধরণের ধাতব অক্সাইড থাকে। তিনি এটি বের করেছেনএর্বিয়াম(III) অক্সাইডকালো বিরল সোনার আকরিক থেকে, এবং প্রাপ্তইটারবিয়াম(III) অক্সাইডএই অক্সাইড থেকে, এবং হালকা মৌলের আরেকটি অক্সাইড পাওয়া যায়, যার বর্ণালী দেখায় যে এটি একটি অজানা ধাতু। এটি মেন্ডেলিভ দ্বারা ভবিষ্যদ্বাণী করা ধাতু, যার অক্সাইড হলস্ক₂ও₃স্ক্যান্ডিয়াম ধাতু নিজেই উৎপাদিত হয়েছিলস্ক্যান্ডিয়াম ক্লোরাইড১৯৩৭ সালে তড়িৎ বিশ্লেষ্যের মাধ্যমে।
মেন্ডেলিভ
ইলেকট্রন কনফিগারেশন
ইলেকট্রন কনফিগারেশন: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
স্ক্যান্ডিয়াম হল একটি নরম, রূপালী সাদা রূপান্তর ধাতু যার গলনাঙ্ক ১৫৪১ ℃ এবং স্ফুটনাঙ্ক ২৮৩১ ℃।
আবিষ্কারের পর বেশ কিছুদিন ধরে, উৎপাদনে অসুবিধার কারণে স্ক্যান্ডিয়ামের ব্যবহার প্রদর্শিত হয়নি। বিরল পৃথিবী উপাদান পৃথকীকরণ পদ্ধতির ক্রমবর্ধমান উন্নতির সাথে সাথে, স্ক্যান্ডিয়াম যৌগগুলিকে বিশুদ্ধ করার জন্য এখন একটি পরিপক্ক প্রক্রিয়া প্রবাহ রয়েছে। যেহেতু স্ক্যান্ডিয়াম ইট্রিয়াম এবং ল্যান্থানাইডের তুলনায় কম ক্ষারীয়, তাই হাইড্রোক্সাইড সবচেয়ে দুর্বল, তাই স্ক্যান্ডিয়ামযুক্ত বিরল পৃথিবী উপাদান মিশ্র খনিজকে দ্রবণে স্থানান্তরিত করার পরে অ্যামোনিয়া দিয়ে স্ক্যান্ডিয়াম (III) হাইড্রোক্সাইড শোধন করা হলে "পদক্ষেপ বৃষ্টিপাত" পদ্ধতি দ্বারা বিরল পৃথিবী উপাদান থেকে আলাদা করা হবে। অন্য পদ্ধতি হল নাইট্রেটের পোলার পচন দ্বারা স্ক্যান্ডিয়াম নাইট্রেটকে আলাদা করা। যেহেতু স্ক্যান্ডিয়াম নাইট্রেট পচন করা সবচেয়ে সহজ, তাই স্ক্যান্ডিয়াম পৃথক করা যেতে পারে। এছাড়াও, ইউরেনিয়াম, থোরিয়াম, টাংস্টেন, টিন এবং অন্যান্য খনিজ জমা থেকে সহগামী স্ক্যান্ডিয়ামের ব্যাপক পুনরুদ্ধারও স্ক্যান্ডিয়ামের একটি গুরুত্বপূর্ণ উৎস।
একটি বিশুদ্ধ স্ক্যান্ডিয়াম যৌগ পাওয়ার পর, এটি ScCl Å তে রূপান্তরিত হয় এবং KCl এবং LiCl এর সাথে গলিত হয়। গলিত দস্তা তড়িৎ বিশ্লেষণের জন্য ক্যাথোড হিসাবে ব্যবহৃত হয়, যার ফলে স্ক্যান্ডিয়াম দস্তা ইলেক্ট্রোডের উপর অবক্ষেপিত হয়। তারপর, দস্তাটি বাষ্পীভূত হয়ে ধাতব স্ক্যান্ডিয়াম তৈরি করা হয়। এটি অত্যন্ত সক্রিয় রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যযুক্ত একটি হালকা রূপালী সাদা ধাতু, যা গরম জলের সাথে বিক্রিয়া করে হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন করতে পারে। তাই ছবিতে আপনি যে ধাতব স্ক্যান্ডিয়ামটি দেখছেন তা একটি বোতলে সিল করা আছে এবং আর্গন গ্যাস দিয়ে সুরক্ষিত আছে, অন্যথায় স্ক্যান্ডিয়াম দ্রুত একটি গাঢ় হলুদ বা ধূসর অক্সাইড স্তর তৈরি করবে, তার চকচকে ধাতব দীপ্তি হারাবে।
অ্যাপ্লিকেশন
আলোক শিল্প
স্ক্যান্ডিয়ামের ব্যবহার খুবই উজ্জ্বল দিকে কেন্দ্রীভূত, এবং এটিকে আলোর পুত্র বলা অতিরঞ্জিত হবে না। স্ক্যান্ডিয়ামের প্রথম জাদুকরী অস্ত্র হল স্ক্যান্ডিয়াম সোডিয়াম ল্যাম্প, যা হাজার হাজার বাড়িতে আলো আনতে ব্যবহার করা যেতে পারে। এটি একটি ধাতব হ্যালাইড বৈদ্যুতিক আলো: বাল্বটি সোডিয়াম আয়োডাইড এবং স্ক্যান্ডিয়াম ট্রাইওডাইড দিয়ে পূর্ণ হয় এবং একই সাথে স্ক্যান্ডিয়াম এবং সোডিয়াম ফয়েল যুক্ত করা হয়। উচ্চ-ভোল্টেজ স্রাবের সময়, স্ক্যান্ডিয়াম আয়ন এবং সোডিয়াম আয়ন যথাক্রমে তাদের বৈশিষ্ট্যযুক্ত নির্গমন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো নির্গত করে। সোডিয়ামের বর্ণালী রেখাগুলি 589.0 এবং 589.6 এনএম, দুটি বিখ্যাত হলুদ আলো, যেখানে স্ক্যান্ডিয়ামের বর্ণালী রেখাগুলি 361.3~424.7 এনএম, কাছাকাছি অতিবেগুনী এবং নীল আলো নির্গমনের একটি সিরিজ। যেহেতু তারা একে অপরের পরিপূরক, তাই উৎপাদিত সামগ্রিক আলোর রঙ সাদা আলো। স্ক্যান্ডিয়াম সোডিয়াম ল্যাম্পগুলির উচ্চ আলোকিত দক্ষতা, ভালো আলোর রঙ, বিদ্যুৎ সাশ্রয়, দীর্ঘ পরিষেবা জীবন এবং শক্তিশালী কুয়াশা ভাঙার ক্ষমতার বৈশিষ্ট্যগুলির কারণেই এগুলি টেলিভিশন ক্যামেরা, স্কোয়ার, ক্রীড়া স্থান এবং রাস্তার আলোতে ব্যাপকভাবে ব্যবহার করা যেতে পারে এবং তৃতীয় প্রজন্মের আলোর উৎস হিসাবে পরিচিত। চীনে, এই ধরণের ল্যাম্প ধীরে ধীরে একটি নতুন প্রযুক্তি হিসাবে প্রচারিত হচ্ছে, যখন কিছু উন্নত দেশে, এই ধরণের ল্যাম্প 1980 এর দশকের গোড়ার দিকে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হত।
স্ক্যান্ডিয়ামের দ্বিতীয় জাদুকরী অস্ত্র হল সৌর ফটোভোলটাইক কোষ, যা মাটিতে ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা আলো সংগ্রহ করে বিদ্যুতে পরিণত করে মানব সমাজকে চালিত করতে পারে। ধাতব অন্তরক অর্ধপরিবাহী সিলিকন সৌর কোষ এবং সৌর কোষের মধ্যে স্ক্যান্ডিয়াম হল সেরা বাধা ধাতু।
এর তৃতীয় জাদু অস্ত্রের নাম γ একটি রশ্মির উৎস, এই জাদু অস্ত্রটি নিজে থেকেই উজ্জ্বলভাবে জ্বলতে পারে, কিন্তু এই ধরণের আলো খালি চোখে গ্রহণ করা যায় না, এটি একটি উচ্চ-শক্তির ফোটন প্রবাহ। আমরা সাধারণত খনিজ পদার্থ থেকে 45Sc নিষ্কাশন করি, যা স্ক্যান্ডিয়ামের একমাত্র প্রাকৃতিক আইসোটোপ। প্রতিটি 45Sc নিউক্লিয়াসে 21টি প্রোটন এবং 24টি নিউট্রন থাকে। 46Sc, একটি কৃত্রিম তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ, γ বিকিরণ উৎস হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে বা ট্রেসার পরমাণুগুলি ম্যালিগন্যান্ট টিউমারের রেডিওথেরাপির জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে। ইট্রিয়াম গ্যালিয়াম স্ক্যান্ডিয়াম গারনেট লেজারের মতো অ্যাপ্লিকেশনও রয়েছে,স্ক্যান্ডিয়াম ফ্লোরাইডটেলিভিশনে কাচের ইনফ্রারেড অপটিক্যাল ফাইবার এবং স্ক্যান্ডিয়াম লেপযুক্ত ক্যাথোড রে টিউব। মনে হচ্ছে স্ক্যান্ডিয়াম উজ্জ্বলতা নিয়ে জন্মগ্রহণ করে।
খাদ শিল্প
স্ক্যান্ডিয়াম তার মৌলিক আকারে অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় ডোপিং করার জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়ে আসছে। যতক্ষণ পর্যন্ত কয়েক হাজার ভাগের এক ভাগ স্ক্যান্ডিয়াম অ্যালুমিনিয়ামে যোগ করা হবে, ততক্ষণ পর্যন্ত একটি নতুন Al3Sc ফেজ তৈরি হবে, যা অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়-এ রূপান্তরের ভূমিকা পালন করবে এবং অ্যালয়-এর গঠন এবং বৈশিষ্ট্যগুলিকে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তন করবে। 0.2%~0.4% Sc (যা বাড়িতে ভাজা সবজি নাড়াতে লবণ যোগ করার অনুপাতের অনুরূপ, শুধুমাত্র সামান্য পরিমাণে প্রয়োজন) যোগ করলে অ্যালয়-এর পুনঃক্রিস্টালাইজেশন তাপমাত্রা 150-200 ℃ বৃদ্ধি পেতে পারে এবং উচ্চ-তাপমাত্রার শক্তি, কাঠামোগত স্থিতিশীলতা, ঢালাই কর্মক্ষমতা এবং জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হতে পারে। এটি উচ্চ তাপমাত্রায় দীর্ঘমেয়াদী কাজের সময় সহজেই ঘটতে পারে এমন ভঙ্গুর ঘটনাও এড়াতে পারে। উচ্চ শক্তি এবং উচ্চ দৃঢ়তা অ্যালুমিনিয়াম খাদ, নতুন উচ্চ-শক্তির জারা-প্রতিরোধী ঢালাইযোগ্য অ্যালুমিনিয়াম খাদ, নতুন উচ্চ-তাপমাত্রা অ্যালুমিনিয়াম খাদ, উচ্চ-শক্তির নিউট্রন বিকিরণ প্রতিরোধী অ্যালুমিনিয়াম খাদ, ইত্যাদি, মহাকাশ, বিমান চলাচল, জাহাজ, পারমাণবিক চুল্লি, হালকা যানবাহন এবং উচ্চ-গতির ট্রেনগুলিতে অত্যন্ত আকর্ষণীয় উন্নয়ন সম্ভাবনা রয়েছে।
স্ক্যান্ডিয়াম লোহার জন্যও একটি চমৎকার সংশোধক, এবং অল্প পরিমাণে স্ক্যান্ডিয়াম ঢালাই লোহার শক্তি এবং কঠোরতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে। এছাড়াও, স্ক্যান্ডিয়াম উচ্চ-তাপমাত্রার টাংস্টেন এবং ক্রোমিয়াম সংকর ধাতুর জন্য একটি সংযোজন হিসাবেও ব্যবহার করা যেতে পারে। অবশ্যই, অন্যদের জন্য বিবাহের পোশাক তৈরির পাশাপাশি, স্ক্যান্ডিয়ামের উচ্চ গলনাঙ্ক রয়েছে এবং এর ঘনত্ব অ্যালুমিনিয়ামের মতো, এবং এটি স্ক্যান্ডিয়াম টাইটানিয়াম সংকর ধাতু এবং স্ক্যান্ডিয়াম ম্যাগনেসিয়াম সংকর ধাতুর মতো উচ্চ গলনাঙ্কযুক্ত হালকা ধাতুতেও ব্যবহৃত হয়। তবে, এর উচ্চ মূল্যের কারণে, এটি সাধারণত শুধুমাত্র মহাকাশযান এবং রকেটের মতো উচ্চ-মানের উৎপাদন শিল্পে ব্যবহৃত হয়।
সিরামিক উপাদান
স্ক্যান্ডিয়াম, একটি একক পদার্থ, সাধারণত সংকর ধাতুতে ব্যবহৃত হয় এবং এর অক্সাইডগুলি একইভাবে সিরামিক উপকরণগুলিতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। টেট্রাগোনাল জিরকোনিয়া সিরামিক উপাদান, যা কঠিন অক্সাইড জ্বালানী কোষের জন্য একটি ইলেক্ট্রোড উপাদান হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে, এর একটি অনন্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে যেখানে পরিবেশে তাপমাত্রা এবং অক্সিজেন ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে এই ইলেক্ট্রোলাইটের পরিবাহিতা বৃদ্ধি পায়। যাইহোক, এই সিরামিক উপাদানের স্ফটিক কাঠামো নিজেই স্থিতিশীলভাবে বিদ্যমান থাকতে পারে না এবং এর কোনও শিল্প মূল্য নেই; এর মূল বৈশিষ্ট্য বজায় রাখার জন্য এই কাঠামোটি ঠিক করতে পারে এমন কিছু পদার্থের ডোপিং করা প্রয়োজন। 6~10% স্ক্যান্ডিয়াম অক্সাইড যোগ করা একটি কংক্রিট কাঠামোর মতো, যাতে জিরকোনিয়া একটি বর্গাকার জালিতে স্থিতিশীল করা যায়।
ডেনসিফায়ার এবং স্টেবিলাইজার হিসেবে উচ্চ-শক্তি এবং উচ্চ-তাপমাত্রা প্রতিরোধী সিলিকন নাইট্রাইডের মতো ইঞ্জিনিয়ারিং সিরামিক উপকরণও রয়েছে।
ঘনক হিসেবে,স্ক্যান্ডিয়াম অক্সাইডসূক্ষ্ম কণার প্রান্তে একটি অবাধ্য পর্যায় Sc2Si2O7 গঠন করতে পারে, এইভাবে ইঞ্জিনিয়ারিং সিরামিকের উচ্চ-তাপমাত্রার বিকৃতি হ্রাস করে। অন্যান্য অক্সাইডের তুলনায়, এটি সিলিকন নাইট্রাইডের উচ্চ-তাপমাত্রার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে আরও ভালভাবে উন্নত করতে পারে।
অনুঘটক রসায়ন
রাসায়নিক প্রকৌশলে, স্ক্যান্ডিয়াম প্রায়শই একটি অনুঘটক হিসেবে ব্যবহৃত হয়, অন্যদিকে Sc2O3 ইথানল বা আইসোপ্রোপ্যানলের ডিহাইড্রেশন এবং ডিঅক্সিডেশন, অ্যাসিটিক অ্যাসিডের পচন এবং CO এবং H2 থেকে ইথিলিন উৎপাদনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। Sc2O3 ধারণকারী Pt Al অনুঘটক পেট্রোকেমিক্যাল শিল্পে ভারী তেল হাইড্রোজেনেশন পরিশোধন এবং পরিশোধন প্রক্রিয়ার জন্যও একটি গুরুত্বপূর্ণ অনুঘটক। কিউমিনের মতো অনুঘটক ক্র্যাকিং বিক্রিয়ায়, Sc-Y জিওলাইট অনুঘটকের কার্যকলাপ অ্যালুমিনিয়াম সিলিকেট অনুঘটকের তুলনায় 1000 গুণ বেশি; কিছু ঐতিহ্যবাহী অনুঘটকের তুলনায়, স্ক্যান্ডিয়াম অনুঘটকের বিকাশের সম্ভাবনা খুব উজ্জ্বল হবে।
পারমাণবিক শক্তি শিল্প
উচ্চ-তাপমাত্রার চুল্লির পারমাণবিক জ্বালানিতে UO2-তে অল্প পরিমাণে Sc2O3 যোগ করলে UO2 থেকে U3O8 রূপান্তরের ফলে জালির রূপান্তর, আয়তন বৃদ্ধি এবং ফাটল এড়ানো যায়।
জ্বালানি কোষ
একইভাবে, নিকেল অ্যালকালি ব্যাটারিতে ২.৫% থেকে ২৫% স্ক্যান্ডিয়াম যোগ করলে তাদের পরিষেবা জীবন বৃদ্ধি পাবে।
কৃষি প্রজনন
কৃষিক্ষেত্রে, ভুট্টা, বিট, মটর, গম এবং সূর্যমুখীর মতো বীজ স্ক্যান্ডিয়াম সালফেট দিয়ে শোধন করা যেতে পারে (ঘনত্ব সাধারণত 10-3~10-8mol/L, বিভিন্ন গাছের ভিন্ন হবে), এবং অঙ্কুরোদগম বৃদ্ধির প্রকৃত প্রভাব অর্জন করা হয়েছে। 8 ঘন্টা পরে, চারাগাছের তুলনায় শিকড় এবং কুঁড়ির শুষ্ক ওজন যথাক্রমে 37% এবং 78% বৃদ্ধি পেয়েছে, তবে প্রক্রিয়াটি এখনও অধ্যয়নাধীন।
পারমাণবিক ভরের তথ্যের ঋণের প্রতি নিলসেনের মনোযোগ থেকে আজ পর্যন্ত, স্ক্যান্ডিয়াম মানুষের দৃষ্টিভঙ্গিতে প্রবেশ করেছে মাত্র একশ বা বিশ বছর ধরে, কিন্তু এটি প্রায় একশ বছর ধরে বেঞ্চে বসে আছে। গত শতাব্দীর শেষের দিকে পদার্থ বিজ্ঞানের তীব্র বিকাশের পরেই এটি তার মধ্যে প্রাণশক্তি এনে দেয়। আজ, স্ক্যান্ডিয়াম সহ বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলি পদার্থ বিজ্ঞানের উজ্জ্বল নক্ষত্র হয়ে উঠেছে, হাজার হাজার সিস্টেমে নিরন্তর পরিবর্তনশীল ভূমিকা পালন করছে, প্রতিদিন আমাদের জীবনে আরও সুবিধা নিয়ে আসছে এবং এমন অর্থনৈতিক মূল্য তৈরি করছে যা পরিমাপ করা আরও কঠিন।
পোস্টের সময়: জুন-২৯-২০২৩