اسکاندیوم اکسید چیست؟

اسکاندیوم اکسید یا اسکاندیا یک ترکیب معدنی به شکل پودر سفید رنگ می باشد که یکی از چندین اکسید عناصر کمیاب خاکی با نقطه ذوب زیاد است. این ماده در تهیه سایر ترکیبات اسکاندیم و همچنین در سیستم های با درجه حرارت بالا برای مقاومت در برابر حرارت و شوک حرارتی، سرامیک الکترونیکی و ترکیب شیشه به عنوان ماده کمکی استفاده می شود.

اکسید اسکاندیم (III) یک ساختار کریستال مکعبی را شامل می شود که شامل 6 مرکز مختص فلزی است و این ماده عایق داری بند گپ (eV)6.0 می باشد. ترکیبات اکسیدی رسانای برق نیستند. با این حال، برخی از اکسیدهای ساختاری پروسکیت از نظر الکترونیکی کاربردهایی در کاتد سلول های سوختی اکسید جامد و سیستم های تولید اکسیژن دارند.

آنها ترکیباتی هستند که حداقل حاوی یک آنیون اکسیژن و یک کاتیون فلزی هستند و به طور معمول در محلول های آبی (آب) نامحلول اند و بسیار پایدار هستند و در ساختارهای سرامیکی مانند تولید کاسه های سفالی تا الکترونیک پیشرفته و در اجزای ساختاری با وزن سبک در هوا و فضا و کاربردهای مفید الکتروشیمیایی مانند سلول های سوختی که در آنها رسانایی یونی دارند.

اکسید اسکاندیم، شکل اولیه اسکاندیم تصفیه شده است که توسط صنایع معدنی تولید می شود و آن را به عنوان نقطه شروع تمام شیمی اسکاندیم معرفی می کنند.سنگ معدن های غنی از اسکاندیم، مانند تورتویتیت و کلبکیت ScPO4·2H2O نادر هستند، با این وجود مقادیر کمی از فلز اسکاندیوم در بسیاری از مواد معدنی دیگر وجود دارد.

اسکاندیا طبیعی اگرچه ناخالص است اما به صورت ماده معدنی کانگیت نیز ظاهر می شود. اکسید اسکاندیم عمدتا به عنوان محصول جانبی از استخراج عناصر دیگر تولید می شود.ترکیبات اکسید فلزی آنیدریدهای بازی هستند و بنابراین می توانند با واکنش اسیدها و با عوامل احیا کننده قوی در واکنش های اکسیداسیون واکنش نشان دهند.

اکسید اسکاندیم در هنگام گرم شدن با اکثر اسیدها واکنش نشان می دهد تا محصول هیدراته مورد انتظار تولید شود. به عنوان مثال، حرارت دادن در HCl بیش از حد آبی، ScCl3·nH2O هیدراته تولید می کند.

این امر را می توان با تبخیر تا خشک شدن در حضور NH4Cl بدون آب انجام داد، سپس مخلوط با حذف NH4Cl و تصعید در دمای 300-500 درجه سانتیگراد خالص می شود. وجود NH4Cl مورد نیاز است، زیرا در غیر این صورت ScCl3·nH2O هیدراته در هنگام خشک شدن یک اکسی کلراید مخلوط ایجاد می کند:

Sc2O3 + 6HCl + x H2O → 2ScCl3·nH2O + 3H2O

ScCl3·nH2O + n NH4Cl → ScCl3 + n H2O + n NH4Cl

به همین ترتیب، از طریق واکنش با اسید تری فلیک به اسکاندیم هیدراته (III) (Sc(OTf)3·nH2O) تبدیل می شود. اسکاندیوم فلزی به طور صنعتی و با کاهش اکسید اسکاندیوم تولید می شود که از طریق تبدیل به فلوراید اسکاندیم و به دنبال آن کاهش کلسیم فلزی حاصل می شود. این فرآیند از جهاتی شبیه فرآیند کرول برای تولید تیتانیوم فلزی است.

اکسید اسکاندیم برخلاف همولوگ های بالاتر اکسید ایتریوم و اکسید لانتانیم (اما مانند اکسید لوتیتیم) نمک های اسکاندید را با مواد قلیایی تشکیل می دهد، به عنوان مثال K3Sc(OH)6 را با KOH تشکیل می دهد. در این مورد، اسکاندیوم اکسید شباهت بیشتری با اکسید آلومینیوم نشان می دهد.