Τρίτη, 14 Ιουνίου 2016

Σκάνδιο: λίγο και εκλεκτό

Σκάνδιο: λίγο και εκλεκτό

Σκάνδιο: λίγο και εκλεκτό

Ενισχύει το αλουμίνιο, κάνει γαλάζια την ακουαμαρίνα αλλά είναι πολύ ακριβότερο απ' αυτόν τον πολύτιμο λίθο γιατί η παρουσία του είναι σπάνια στο πλανήτη
Από τη δεκαετία του 1960 τα MIG της Σοβιετικής Ενωσης «εξοπλίστηκαν» με μεταλλικά τμήματα με σκάνδιο

Μικρό βιογραφικό για το στοιχείο σκάνδιο. Κάθε Κυριακή «Το Βήμα» μάς ταξιδεύει και σε μιαν άλλη γωνιά του περιοδικού πίνακα.
Βίος και πολιτεία

Φθάνεις σε ένα στοιχείο όπως το σκάνδιο και σκέφτεσαι μήπως δεν αξίζει να σταθείς έστω και λίγο σε αυτό. Μήπως να το περάσεις έτσι στα γρήγορα; Να πας σε κάτι πιο διαδεδομένο; Διαβάζεις άλλωστε πως περισσότερο σκάνδιο βρίσκεται σε άλλα σημεία του Σύμπαντος παρά εδώ στον πλανήτη Γη. Τρεις χώρες, η Κίνα, η Ρωσία και η Ουκρανία, παράγουν κάθε χρόνο μερικούς τόνους, κοντά στους 10, οξείδιο του σκανδίου, με τιμή περίπου 2.000 δολάρια Αμερικής για κάθε κιλό, με αποτέλεσμα στην καθαρή μορφή του να φθάνει να κοστίζει περίπου τέσσερις-πέντε φορές περισσότερο.Πού το χρησιμοποιούν αυτό το μέταλλο ενώ λίγα ακούγονται σχετικά; Ενας από τους κύριους τόπους εξόρυξης του μετάλλου αυτού ήταν το Ζόβτι Βόντι στην Ουκρανία, όπου υπήρχαν περίπου 7,5 εκατομμύρια τόνοι μεταλλεύματος την προηγούμενη δεκαετία. Αλλά θα πρέπει να λάβουμε υπόψη μας ότι στο μετάλλευμα αυτό βρίσκεις μόλις 1 γραμμάριο σκανδίου σε κάθε τόνο! Αρα πρόκειται για ένα αρκετά ακριβό υλικό. Φαίνεται όμως ότι κάποιοι μηχανικοί, ιδιαίτερα στην πρώην Σοβιετική Ενωση, κατάλαβαν πως το πιο δυνατό του, στην κυριολεξία, σημείο είναι σε σχέση με το αλουμίνιο. Δημιουργώντας ένα κράμα αλουμινίου-σκανδίου κατάφεραν να έχουν στη διάθεσή τους ένα υλικό πολύ ελαφρύ αλλά εξαιρετικά ανθεκτικό και με τη δυνατότητα να κάνουν κολλήσεις σε υψηλότερες θερμοκρασίες από ό,τι αντέχει το αλουμίνιο μόνο του. Το σκάνδιο, αν και μπαίνει σε μια αναλογία μόλις 0,6%, βελτιώνει τη συμπεριφορά των μεταλλικών κόκκων κάνοντάς τους πιο μικρούς και πιο συμπαγείς, ανεβάζει το σημείο τήξης σε σχέση με αυτό του αλουμινίου κατά περίπου 800 βαθμούς Κελσίου, αλλά και την αντοχή του υλικού, ενώ όπου χρειάζονται κολλήσεις μειώνονται αισθητά οι ρωγμές στα σημεία των κολλήσεων. Εξαιτίας αυτής της συμπεριφοράς και της εύκολης σχετικά πρόσβασης σε σκάνδιο που εξορυσσόταν στα εδάφη της Ουκρανίας και της Ρωσίας, κράματα  αλουμινίου-σκανδίου χρησιμοποιήθηκαν για πολλά μεταλλικά τμήματα στα αεροπλάνα MiG της ρωσικής αεροπορίας. Αυτό ξεκίνησε τη δεκαετία του '60 με το MiG-25 και συνεχίστηκε με τα MiG-29 και MiG-31.

Η πρόσμειξη λοιπόν του σκανδίου με το αλουμίνιο είναι η πιο βασική χρήση, αλλά εννοείται σε χρήσεις όπου το κόστος δεν υπολογίζεται και τόσο πολύ, διότι υπάρχει και το τιτάνιο, που είναι πιο φθηνό και με εξίσου καλές ιδιότητες. Και για να μη βγούμε από αυτό το κλίμα της ακρίβειας και της πολυτέλειας, να προσθέσουμε ότι και για τον πολύτιμο λίθο ακουαμαρίνα, που έχει ως βάση το βηρύλλιο, οι μπλε αποχρώσεις του, όταν υπάρχουν τέτοιες, θεωρείται πως οφείλονται σε ίχνη από σκάνδιο.
Γιατί το είπαν έτσι

Το σκάνδιο είναι ένα από τα στοιχεία που δεν είχαν βρεθεί όταν ο Μεντελέγεφ το 1869 προχωρούσε στην κατάρτιση του περιοδικού πίνακα. Είχε όμως τη διορατικότητα να προβλέψει θέση και γι' αυτό δίνοντας την προσωρινή ονομασία eka-boron. Μια θέση που πληρώθηκε 10 χρόνια μετά, όταν ο Φρέντρικ Νίλσον(1840-1899), καθηγητής Αναλυτικής Χημείας στο Πανεπιστήμιο της Ουψάλας στη Σουηδία, το ανακάλυψε εξετάζοντας τα ορυκτά ευξενίτη και γαδολινίτη και ο συνάδελφός του καθηγητής Περ Τέοντορ Κλέβε υπέδειξε την ταύτιση με το έκα-βόριο του Μεντελέγεφ. Και επειδή πίστευε ότι μόνο στην περιοχή της Σκανδιναβίας θα βρισκόταν το στοιχείο αυτό, το ονόμασε σκάνδιο.
Αριθμοί κυκλοφορίας

Ατομικός αριθμός: 21
Ατομικό βάρος: 44.955
Σημείο τήξης: 1.541οC
Σημείο ζέσης: 2.831οC
Πυκνότητα: 3,0 gr/cm3
Αριθμός ισοτόπων: 25
Τι θέλει από τη ζωή μας

Αυτή τη στιγμή τίποτε. Ανιχνεύθηκαν βέβαια σε υπολείμματα άνθρακα της ανθρακοφόρου γεωλογικής περιόδου, δηλαδή πριν από περίπου 300 εκατομμύρια χρόνια, υπολείμματα σκανδίου σε ποσοστό 0,1%, πολύ μεγαλύτερα από σήμερα δηλαδή, αλλά διαχρονικά και πιστοποιημένα από το 1908 από τους Γκ. Εμπερχαρντ και σερ Ουίλιαμ Κρουκς στο φάσμα εκπομπής του Ηλιου και άλλων αστέρων διαπιστώθηκε η ύπαρξή του σε πολύ μεγαλύτερη ποσότητα από ό,τι στη Γη.
Πόλεμος και ειρήνη

Είναι ένα υλικό που θα το βρεις σε μικρή ποσότητα στα πιο αταίριαστα μεταξύ τους αντικείμενα. Αρχίζοντας από τα ρεβόλβερ της γνωστής εταιρείας Smith and Wesson. Το πλαίσιο όπου εφαρμόζει σε αυτά ο μύλος με τις σφαίρες είναι κατασκευασμένο από το κράμα αλουμινίου-σκανδίου για να είναι ελαφρύ και ανθεκτικό ταυτόχρονα. Με τελευταίο στη σειρά το μοντέλο 360 PD Revolver.
Στα... «ημιειρηνικά» αντικείμενα θα μπορούσαμε να αναφέρουμε τα μπαστούνια του μπέιζμπολ, αφού μερικές φορές χρησιμοποιούνται όχι μόνο στο παιχνίδι αλλά και σαν όπλα άμυνας ή επίθεσης σε διάφορες διενέξεις. Εκεί λοιπόν το σκάνδιο παίζει και αυτό ρόλο, ιδιαίτερα σε κάτι που οι φυσικοί αποκαλούν «φαινόμενο του τραμπολίνο». Σκάνδιο επίσης μπορεί να συναντήσουμε σε μπαστούνια του γκολφ, του σόφτμπολ αλλά και σε σκελετούς ποδηλάτων.
Η πιο... φωτεινή χρήση πάντως του σκανδίου είναι με τη μορφή ScI3  (ιωδίδιο του σκανδίου). Προστίθεται στις λυχνίες φωτισμού που λειτουργούν με ατμούς υδραργύρου και φωτίζουν μεγάλους ανοιχτούς αθλητικούς χώρους ή χρησιμοποιούνται στις εξωτερικές λήψεις σκηνών για τον κινηματογράφο χαρίζοντας μια ψευδαίσθηση ηλιακού φωτός.
Αλλο σημείο όπου μπορεί κάποιος να βρεθεί κοντά σε σκάνδιο είναι, αν καταφέρει βέβαια να κάνει μια βουτιά σε πυρηνικό αντιδραστήρα, τα φίλτρα νετρονίων ενώ το τεχνητό ραδιενεργό ισότοπο σκάνδιο-46 βρίσκεται στα διυλιστήρια πετρελαίου, όπου κατά την κλασματική απόσταξη χρησιμοποιείται στα διάφορα στάδια για την παρακολούθηση της προόδου της διύλισης.
Απορίες λογικές και μη


Δεν μπορεί να τελειώσει αυτή η αναφορά στο σκάνδιο χωρίς να εξηγηθεί το «trampoline effect» αλλά και τα όσα συμβαίνουν γύρω από τα ρόπαλα του μπέιζμπολ.
Στους επίσημους αγώνες των πρωταθλημάτων απαγορεύεται τα ρόπαλα του μπέιζμπολ να είναι κατασκευασμένα από οποιοδήποτε άλλο υλικό εκτός από ξύλο. Το 1924 κατασκευάστηκε το πρώτο μεταλλικό μπαστούνι, αλλά σε κάπως ευρεία χρήση μπήκαν τα μεταλλικά από το 1970. Ωστόσο από τη δεκαετία του 1990 ήδη είχαν αρχίσει να χρησιμοποιούνται κοίλα εσωτερικά μπαστούνια αλλά από ένα κράμα αλουμινίου-σκανδίου. Οταν έρχεται σε σύγκρουση η μπάλα με το ρόπαλο, ένα μέρος της ενέργειάς της το δίνει στο ρόπαλο που αρχίζει να κάνει κάποιες παλμικές κινήσεις. Βρέθηκε λοιπόν ότι αν είναι κατασκευασμένο από ένα μεταλλικό κράμα όπως αυτό με αλουμίνιο και σκάνδιο οι παλμικές αυτές κινήσεις δεν διαχέονται στον υπόλοιπο όγκο αλλά επιστρέφουν την ενέργειά τους στην μπάλα. Οπως περίπου το τραμπολίνο δίνει ώθηση κατά την αναπήδηση ενός σώματος. Αυτό όμως είχε σαν αποτέλεσμα τα χτυπήματα να είναι ακόμη πιο δυνατά δίνοντας στην μπάλα τρομακτικές ταχύτητες, άρα αυξημένη ορμή. Οταν λοιπόν κάποιος έτρωγε στο κεφάλι μια τέτοια μπάλα, τραυματιζόταν ως και πολύ σοβαρά. Εχουν γίνει μάλιστα στις Ηνωμένες Πολιτείες μηνύσεις σε εταιρείες που κατασκευάζουν τέτοια μεταλλικά μπαστούνια τα τελευταία χρόνια και έχουν επιδικαστεί σοβαρές αποζημιώσεις, ενώ έχει απαγορευθεί η χρήση τους σε επίσημους αγώνες.
Γιατί το γράφετε MiG;
Γιατί η σχεδίαση των πολεμικών αυτών αεροπλάνων ξεκίνησε από δύο ρώσους σχεδιαστές, τους Artem Mikoyan και Mikhail Gurevitch, το γραφείο των οποίων είχε το σήμα MiG. Προσέξτε επίσης ότι τα μοντέλα κατά πάγια συνήθεια, όταν πρόκειται για πολεμικά αεροπλάνα, φέρουν μονούς αριθμούς.http://www.tovima.gr