钪的第一件法宝叫做钪钠灯,可以用来给千家万户带来光明。这是一种金属卤化物电光源:在灯泡中充入碘化钠和碘化钪,同时加入钪和钠箔,在高压放电时,钪离子和钠离子分别发出他们的特征发射波长的光,钠的谱线为589.0和589.6nm两条著名的黄色光线,而钪的谱线为361.3~424.7nm的一系列近紫外和蓝色光发射,因为互为补色,产生的总体光色就是白色光。正是由于钪钠灯具有发光效率高、光色好、节电、使用寿命长和破雾能力强等特点,使其可广泛用于电视摄像和广场、体育馆、马路照明, 被称为第三代光源。在中国这种灯还是作为新技术被逐渐推广的,而在一些发达国家,这种灯早在80年代初就被广泛使用了。钪的第二件法宝是太阳能光电池,可以将撒落地面的光明收集起来,变成推动人类社会的电力。在金属-绝缘体-半导体硅光电池和太阳能电池中,钪是最好的阻挡金属。他的第三件法宝叫做γ射线源,这个法宝自己就能大放光明,不过这种光亮我们肉眼接收不到,是高能的光子流。我们平常从矿物中提炼出来的是45Sc,这是钪的唯一一种天然同位素,每一个45Sc的原子核中有21个质子和24个中子。倘若我们像把猴子放到太上老君的炼丹炉中炼上七七四十九天一样将钪放在核反应堆中,让他吸收中子辐射,原子核中多一个中子的46Sc就诞生了。46Sc这种人工放射性同位素可以当作γ射线源或者示踪原子,还可以用来对恶性肿瘤进行放射治疗。还有像钇镓钪石榴石激光器,氟化钪玻璃红外光导纤维,电视机上钪涂层的阴极射线管之类的用途简直不知凡几,看来钪生来就和光明有缘呢。
3. 神奇的调料
上面说了钪的一些应用,不过,因为价格高昂,考虑到成本在工业产品里很少会用到很大数量钪和钪的化合物,都是像灯泡里那样薄薄的一层钪箔之类的用法。而在更多一些领域,钪和钪的化合物更是被作为神奇的调料使用,好像大厨手中的盐、糖或味精,只需要一星半点,就有画龙点睛的作用。
在无机化学里,掺杂是一个非常重要的手段。在一个作为基体的晶体结构中掺入少量的其他化合物,因为被掺杂物质在化学性质上和原有基体的不同,晶格结构会出现各种各样的变化和缺陷,从而或者提升原有基体的性质,或者增添原来不具有的活性。比如大家最耳熟能详的P型和N型半导体原料,就是分别在导通能力很差的单晶硅里面,添加了因为缺少价电子导致空穴的硼,和因为富余价电子而产生自由电子的磷获得的。我们的钪也是一个重要的掺杂原料,很多材料就是因为掺入了钪获得了意料之外的性质。