اسکاندیم
اسکاندیم عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Sc و عدد اتمی 21 می‌باشد. اسکاندیم که عنصری واسطه ، نرم و نقره‌ای سفید است، در مواد معدنی کمیاب موجود در اسکاندیناوی وجود داشته ، گاهی اوقات به همراه ایتریم و لانتانیدها بعنوان عنصر خاکی کمیاب طبقه‌بندی می‌شود.
تاریخچــــــه
اسکاندیم ( واژه لاتین Scandia به 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 و gadolinite از تحلیل طیفی استفاده نمود. او برای جداسازی این عنصر از 10 کیلوگرم euxenite با باقیمانده سایر عناصر خاکی کمیاب استفاده کرد و تقریباً 2 گرم اکسید اسکاندیم بسیار خالص ( Sc2O3 ) تهیه نمود.
سال 1869 "Dmitri Mendeleev" با استفاده از قانون تناوبی نسبی عناصر خود ، وجود این عنصر و برخی خصوصیات آن را که ekaboron نامید، 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 دیر گداز گرافیت بودند. اولین پوند از فلز اسکاندیم تا قبل از سال 1960 تولید نشده بود.
پیدایـــــش
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 نمی‌شود).
عنصر 21 ، بیست و سومین عنصر فراوان موجود در خورشید و ستارگان مشابه است اما در روی زمین پنجاهمین عنصر فراوان محسوب می‌شود. 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 می‌ماند، وجود دارد.
Thortveitite منبع اصلی اسکاندیم است. علاوه بر آن ، محصول جانبی مراحل پایانی کارخانه اورانیم نیز منبع مهم دیگری محسوب می‌شود. اسکاندیم خالص را بصورت تجاری از کاهش فلورید اسکاندیم بوسیله کلسیم تولید می‌کنند.
خصوصیات قابل توجه
اسکاندیم ، عنصری است فلزی ، کمیاب ، نرم ، سیمگون ، سه ظرفیتی و بسیار سبک که اگر در معرض هوا قرار بگیرد، رنگ تا حدی زردفام یا صورتی تولید می‌کند. این عنصر ، بیش از آلومینیم یا تیتانیم ( که در جدول تناوبی به آن نزدیکتر هستند) به ایتریم و فلزات خاکی کمیاب شبیه است. رایج‌ترین حالت اکسیداسیون اسکاندیم ، 3+ است و این فلز تحت تاثیر مخلوط 1:1 HNO3 و 48% HF قرار نمی‌گیرد.
کاربردهــــــــا
تقریباً سالانه 20 کیلوگرم اسکاندیم در آمریکا ( به شکل Sc2O) برای ساخت نورهای پر تنجش مورد استفاده قرار می‌گیرد. از ایزوتوپ رادیواکتیو Sc-46 در کراکرهای پالایش نفت بعنوان عامل ترسیم استفاده می‌شود. درصورت افزودن یدید اسکاندیم به لامپهای بخار جیوه ، یک منبع نوری مصنوعی شبیه نور خورشید و بسیار کارآمد ایجاد می‌شود که در مکانهای سرپوشیده یا تلویزیونهای رنگی ، شب هنگام کاربرد دارد. همچنین اسکاندیم دارای نقطه ذوبی پایین‌تر از آلومینیم می‌باشد و کاربرد احتمالی آن در فضاپیماها تحت بررسی است.
ایزوتوپهـــــــــا
اسکاندیم بطور طبیعی دارای 1 ایزوتوپ پایدار (اسکاندیم 45) و 13 رادیوایزوتوپ است که پایدارترین آنها اسکاندیم 46 با نیمه عمر 83,79 روز ، اسکاندیم 47 با نیمه عمر 3,3492 روز و اسکاندیم 48 با نیمه عمر 43,67 ساعت می‌باشند. 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) می‌باشد.
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 می‌باشد. محصولات فروپاشی اولیه قبل از اسکاندیم 45 ایزوتوپهای عنصر 20 (کلسیم) هستند و محصولات اولیه پس از آن ایزوتوپهای عنصر 22 (تیتانیم) می‌باشند.
هشدارهـــــــا
پودر فلز اسکاندیم بسیار قابل احتراق بوده ، خطر آتش‌زایی به همراه دارد.
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 وندروالس 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 15.00 ש»10-6 ««متر مکعب بر مول
گرمای تبخیر 314.2 kJ/mol
گرمای هم‌جوشی 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