اسکاندیم

Scandium

 

عمومی   نام, علامت اختصاری, شماره Scandium, Sc, 21 گروه شیمیایی فلز انتقالی گروه, تناوب, بلوک 3, 4 , d جرم حجمی, سختی 2985 kg/m3, U/K رنگ سفید نقره ای

خواص  اتمی       وزن اتمی 44.955910 amu شعاع اتمی (calc.) 160 «184» pm شعاع کووالانسی 144 pm شعاع واندروالس اطلاعات موجود نیست ساختار الکترونی Ar]3d1 4s2] e- بازای هر سطح انرژی 2, 8, 9, 2 درجه اکسیداسیون (اکسید) 3 (باز ضعیف) ساختار کریستالی شش گوش

خواص فیزیکی         حالت ماده جامد نقطه ذوب 1814 K (2806 °F) نقطه جوش 3103 K (5126 °F) حجم مولی  ש»10-6 * 15.00««متر مکعب بر مول گرمای تبخیر 314.2 kJ/mol گرمای هم جوشی 14.1 kJ/mol فشار بخار 22.1 Pa at 1812 K سرعت صوت اطلاعات موجود نیست m/s at 293.15 K

متفرقه               الکترونگاتیویته 1.36 (درجه پائولینگ) ظرفیت گرمایی ویژه 568 J/(kg*K) رسانائی الکتریکی 1.77 106/m اهم رسانائی گرمایی 15.8 W/(m*K) 1st پتانسیل یونیزاسیون 633.1 kJ/mol 2nd پتانسیل یونیزاسیون 1235.0 kJ/mol 3rd پتانسیل یونیزاسیون 2388.6 kJ/mol 4th پتانسیل یونیزاسیون 7090.6 kJ/mol 5th پتانسیل یونیزاسیون 8843 kJ/mol 6th پتانسیل یونیزاسیون 10679 kJ/mol 7th پتانسیل یونیزاسیون 13310 kJ/mol 8th پتانسیل یونیزاسیون 15250 kJ/mol 9th پتانسیل یونیزاسیون 17370 kJ/mol 10th پتانسیل یونیزاسیون 21726 kJ/mol

 

پایدارترین  ایزوتوپها   iso NA نیمه عمر DM DE MeV DP 45Sc 100% Sc با 24 نوترون پایدار است 46Sc {syn.} 83.79 روز β- 2.367 46Ti SI واحدهای & STP استفاده شده مگر آنکه ذکر شده باشد.

 

اسکاندیم عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Sc و عدد اتمی 21 می باشد. اسکاندیم که عنصری واسطه، نرم و نقره ای سفید است در مواد معدنی کمیاب موجود در اسکاندیناوی وجود داشته و گاهی اوقات به همراه ایتریم و لانتانیدها به عنوان عنصر خاکی کمیاب طبقه بندی می شود.

ویژگیهای قابل توجه

اسکاندیم عنصری است فلزی ، کمیاب ، نرم ، سیمگون ، سه ظرفیتی و بسیار سبک که در اگردر معرض هوا قرار بگیرد رنگ تاحدی زردفام یا صورتی تولید می کند. این عنصر بیش از آلومینیم یا تیتانیم ( که در جدول تناوبی به آن نزدیک تر هستند) به ایتریم و فلزات خاکی کمیاب شبیه است . رایج ترین حالت اکسیداسیون اسکاندیم 3+ است.  از ایزوتوپ رادیواکتیو Sc-46 در کراکرهای پالایش نفت بعنوان عامل ترسیم استفاده می شود. درصورت افزودن یدید اسکاندیم به لامپهای بخار جیوه ، یک منبع نوری مصنوعی شبیه نور خورشید و بسیار کارآمد ایجاد می شود که در مکانهای سرپوشیده یا تلویزیونهای رنگی شب هنگام کاربرد دارد. همچنین اسکاندیم دارای نقطه ذوبی پایین تر از آلومینیم می باشد و کاربرد احتمالی آن در فضاپیماها تحت بررسی است .

تاریخچه

اسکاندیم ( واژه لاتین Scandiaبه معنی اسکاندیناوی) توسط Lars Fredrick Nilson در سال 1879 هنگامیکه او و گروهش مشغول جستجوی فلزات قلیایی خاکی بودند کشف شد. نیلسون برای کشف عنصر جدید در مواد معدنی euxenite وgadolinite از تحلیل طیفی استفاده نمود. او برای جداسازی این عنصراز 10 کیلوگرم euxenite با باقیمانده سایر عناصر خاکی کمیاب استفاده کرد و تقریباً 2 گرم اکسیداسکادیم بسیار خالص ( Sc2O3) تهیه نمود. سال 1869 Dmitri Mendeleev با استفاده از قانون تناوبی نسبی عناصر خود ، وجود این عنصر که آنرا ekaboron نامید و برخی خصوصیات آنرا پیش بینی نمود . Per Theodor Cleve تقریباً همزمان با Nilson اکسید اسکاندیم را کشف کرد اما بر خلاف نیلسون او اسکاندیم را مشابه ekaboron در نظر گرفت . سال 1937 برای اولین بار اسکاندیم فلزی با روش الکترولیز خوش گدازه مذاب پتاسیم ، لیتیم و کلریدهای اسکاندیم در دمای 800-700 درجه سانتیگراد تهیه شد. مفتول تنگستن در حوضچه روی مایع ، الکترودهای دیگ گداز گرافیت بودند. اولین پوند از فلز اسکاندیم تا قبل از سال 1960 تولید نشده بود.

 

پیدایش

مواد معدنی کمیاب موجود در اسکاندیناوی و ماداگاسکار از قبیل thortveitite, euxenite و gadolinite تنها منابع شناخته شده این عنصر هستند (که هرگز بصورت عنصر آزاد یافت نمی شود). عنصر 21 ، بیست و سومین عنصر فراوان موجود در خورشید و ستارگان مشابه است اما در روی زمین پنجاهمین عنصر فراوان محسوب می شود. اسکاندیم بطور گسترده ای روی زمین پراکنده است و بصورت مقادیر بسیار ناچیز در بیش از 80 ماده معدنی وجود دارد. ظاهراً رنگ آبی گونه زمرد کبود بریل به سبب اسکاندیم است. این عنصر بخش مهمی از ماده معدنی کمیاب thortveitite است و در پس مانده هایی که پس از استخراج تنگستن از Zinnwald wolframite به جا می ماند وجود دارد. Thortveitite منبع اصلی اسکاندیم است علاوه بر آن ، محصول جانبی مراحل پایانی کارخانه اورانیم نیز منبع مهم دیگری محسوب می شود. اسکاندیم خالص را بصورت تجاری از کاهش فلورید اسکاندیم بوسیله کلسیم تولید می کنند.

 

ایزوتوپها

اسکاندیم بطور طبیعی دارای 1 ایزوتوپ پایدار (اسکاندیم 45) و 13 رادیوایزوتوپ است که پایدارترین آنها اسکاندیم 46 با نیمه عمر 79/83 روز ، اسکاندیم 47 با نیمه عمر 3492/3 روز و اسکاندیم 48 با نیمه عمر 67/43 ساعت می باشند. مابقی ایزوتوپها دارای نیمه عمرهایی کمتر از 4 ساعت هستند که اکثر آنها نیز نیمه عمری کمتر از 2 دقیقه دارند. این عنصر همچنین دارای 5 حالت متا است که پایدارترین آنها Scm-44( t6/58 ساعت) می باشد. ایزوتوپهای اسکاندیم از نظر وزن اتمی بین amu978/39 (اسکاندیم 40) و amu 963/53 (اسکاندیم 54) قرار دارند. حالت فروپاشی اولیه قبل از تنها ایزوتوپ پایدار (اسکاندیم 45) جذب الکترون ، و حالت اولیه پس از آن انتشار بتا می باشد . محصولات فروپاشی اولیه قبل از اسکاندیم 45 ایزوتوپهای عنصر 20 (کلسیم) هستند و محصولات اولیه پس از آن ایزوتوپهای عنصر 22 (تیتانیم) می باشند.

 

هشدارهـــــــا

پودر فلز اسکاندیم بسیار قابل احتراق بوده و خطر آتش زایی به همراه دارد.