ال سكانديوم، الرمز Sc ، العدد الذري 21 ، هو أ انتقال المعدن الذي يفتح زالمجموعة 3 من الجدول الدوري. كان أحد العناصر التي تنبأ بها مندليف في نسخته من الجدول الدوري. لقد ترك مسافة بين الكالسيوم والتيتانيوم لعنصر أطلق عليه في ذلك الوقت إكابورو.
سكانديوم أكثر وفرة في الشمس من القشرة الأرضية، وقليل من الخامات التي تحتوي على نسبة عالية من سكانديوم. الثورتفيتيت هو مثال على هذه المعادن ، وبسبب ندرته ، فقد أصبح أغلى من الذهب في الخمسينيات من القرن الماضي.
هناك استخدامات قليلة لل سكانديوم ، لكن من المعروف عنها ذلك قادر على تحسين خصائص الألومنيوم عندما يشكلون الدوري. في الولايات المتحدة ، تم استخدامه في تصنيع المعدات الرياضية ، مثل الخوذات ومضارب البيسبول.
اقرأ أيضا: التنغستن - معدن انتقالي يحتوي على أعلى نقطة انصهار بين المعادن
ملخص سكانديوم
سكانديوم هو معدن انتقالي يقع في المجموعة 3 من الجدول الدوري.
تنبأ منديليف ، وحصل على اسم إكابورو.
وهي أكثر وفرة في الشمس منها في القشرة الأرضية.
يتم توزيع سكانديوم كمكون في العديد من المعادن ، ونادرًا ما تكون الخامات التي تحتوي على نسبة عالية من سكانديوم.
سكانديوم لها استخدامات قليلة ، لكنها تستخدم لتحسين خصائص الألمنيوم والمصابيح عالية السطوع وإنتاج المعدات الرياضية.
خصائص سكانديوم
رمز: ش.
العدد الذري: 21.
الكتلة الذرية: 44956 متر مكعب
نقطة الانصهار: 1539 درجة مئوية.
نقطة الغليان: 2832 درجة مئوية.
التوزيع الإلكتروني: [هواء] 4s2 ثلاثي الأبعاد1.
كهرسلبية: 1,36.
سلسلة كيميائية: معدن إنتقالي؛ المجموعة 3.
خصائص سكانديوم
سكانديوم هو معدن منخفض الصلابة (سهل الخدش) ورمادي اللون. بشكل مثير للدهشة ، لديها أوجه تشابه مع معدن الألمنيوم أكثر من معادن المجموعة 3 الأخرى - على سبيل المثال ، الميل لتشكيل الكاتيونات ثلاثية التكافؤ فقط.
من حيث التفاعل ، هذا المعدن يذوب في كل من المحاليل الحمضية والقلوية، بالإضافة إلى الدمج مع الهالوجينات. التفاعل المهم الآخر الذي يستطيع سكانديوم القيام به هو غاز النيتروجين ، N2، وتشكيل ScN.
سكانديوم لا يلعب أي دور مهم في المحيط الحيويوحتى الآن ، لا يُعرف عن أي شيء حي أنه يحتاج إلى سكانديوم من أجل بقائه أو نموه. كمية سكانديوم التي تدخل سلاسل الغذاء منخفضة جدًا ، في حدود أعشار ميكروغرام.
حدوث والحصول على سكانديوم
سكانديوم لديها وفرة كونية أكبر من الأرض. يقدر سكانديوم ليكون العنصر 23 الأكثر وفرة في العالم. سمرحبا، في حين أنه يحتل المرتبة الخمسين الأكثر وفرة في قشرة الأرضبتركيز قريب من تركيز الرصاص.
ومع ذلك ، على عكس قيادة، سكانديوم منتشر بشكل كبير في جميع أنحاء قشرة الأرض ، حيث لا توجد عمليات جيولوجية تركز عليه ، وبالتالي فهو موجود بكميات صغيرة في العديد من المعادن. هذه المشاركة المنخفضة تصنع المعدن يتم الحصول عليها عادة كمنتج ثانوي لمعالجة اليورانيوم، التي يمكن أن يصل محتواها من Sc إلى حوالي 5 جزء في المليون (أجزاء في المليون ، أو مجم / كجم) في محاليل اليورانيوم.
يوجد خام سكانديوم ، وهو نادر ، ومحتواه مرتفع (يمكن أن يصل إلى 34٪ في سكانديا ، أكسيد سكانديوم III ، Sc2ال3). اسمها thortveitita ، تكوين Sc2نعم2ال7، توجد بشكل شائع في Iveland ، النرويج. ندرته إلى حد أنه في الخمسينيات من القرن الماضي ، تم بيع عينات من هذا الخام بقيمة تزيد عن وزنه بالذهب.
سكانديوم يمكن الحصول عليها أيضًا من معادن الأرض النادرة (اللانثانيدات) عن طريق ترسيب سكانديوم وكبريتات البوتاسيوم ، وهي ضعيفة الذوبان في الماء ، أو عن طريق استخلاص سكانديوم ثيوسيانات باستخدام ثنائي إيثيل إيثر.
بفضول، تحتوي أوراق الشاي على نسبة سكانديوم أعلى من النباتات الأخرى، وإن كان بتركيز ضئيل يبلغ 140 جزء في البليون ، أي 140 مجم للطن. تفسير هذه الحقيقة هو أن أوراق الشاي ربما لا تميز كيميائيًا بين الألمنيوم ، الذي يحتاجون إليه ، والسكانديوم.
تحقق من ذلك على البودكاست الخاص بنا:قاسية مثل الماس: ماذا يعني ذلك؟
تطبيقات سكانديوم
بشكل عام ، استخدامات سكانديوم محدودة للغاية. أحد استخداماته هو تصنيع مصابيح ذات قدرة إنارة عاليةلأنه عند إضافة يوديد سكانديوم إلى الزئبق في مصابيح البخار لهذا العنصر ، يتم الحصول على مصدر ضوء عالي الكفاءة ، مشابه لأشعة الشمس. يمكن استخدام هذه الأجهزة كعاكسات للأحداث الرياضية ، على سبيل المثال.
إضافة 0.5٪ من Sc في الألومنيوم تزيد من قوة هذا المعدن ، وتحافظ على خفته وتزيد أيضًا نقطة انصهاره بمقدار 800 درجة مئوية. تسمح هذه الخصائص ، على سبيل المثال ، بلحام السبيكة ، وهو أمر غير ممكن باستخدام الألومنيوم النقي.
ال حتى روسيا أسهم سكانديوم لأسباب استراتيجية، حيث يتم تصنيع أجزاء كثيرة من طائرات MiG المقاتلة من سبائك سكانديوم.
في الولايات المتحدة ، تُستخدم سبائك سكانديوم في تصنيع المعدات الرياضية مثل مضارب البيسبول وعصي اللاكروس وإطارات الدراجات.
تاريخ سكانديوم
في عام 1869 ، عند تطوير الجدول الدوري ، ترك الكيميائي الروسي دميتري مينديليف ثغرات في إنشائه ، مبررًا أنه سيتم ملؤها بالعناصر التي لم يتم اكتشافها بعد. في عام 1871 ، منديليف توقع ذلك في الفجوة بين الكالسيوم و التيتانيوم، سيكون هناك عنصر كتلته الذرية قريبة من 44 cu.، مع إعطائها اسم إكابورو. البادئة eka- تعني "واحد" باللغة السنسكريتية وفي الممارسة تشير إلى "أول من يتبع" ، أي العنصر الموجود أسفل البورون.
في وقت مبكر من عام 1879 ، اكتشف الكيميائي السويدي لارس فريدريك نيلسون Lars Fredrik Nilson ، أثناء تحليل عينات من معدن الأوكسينيت ومخلفات الأرض النادرة الأخرى ، أكسيد سكانديوم ، المسمى سكانديا. لاحظ نيلسون بعد ذلك أن أحد المعادن المستخرجة يحتوي على خطوط طيفية لعنصر غير معروف حتى الآن. كانت الخطوط الطيفية نتائج التحليل الطيفي ، وهي تقنية مستخدمة على نطاق واسع لتحديد العناصر الكيميائية.
في نفس العام أيضًا ، تمكن السويدي بير تيودور كليف من عزل كمية من سكانديوم وبالتالي تحديدها الكتلة الذرية، مؤكدا أنه كان إكابورو من منديليف. ال تم تسمية عنصر جديد سكانديوم ، في إشارة إلى منطقة الدول الاسكندنافية.
تمارين حلها على سكانديوم
السؤال رقم 1
التكوين الإلكتروني لمعدن سكانديوم ، 21Sc ، في حالته الأساسية هو:
أ) 1 ثانية2 2 ثانية2 2 ص6 3 ثانية2 3 ص6 4 ثانية2 ثلاثي الأبعاد1
ب) 1 ثانية2 2 ثانية2 2 ص6 3 ثانية2 3 ص6 3d3
ج) 1 ثانية2 2 ثانية2 2 ص6 3 ثانية2 3 ص5 4 ثانية1 ثلاثي الأبعاد4
د) 1 ثانية2 2s2 2p6 3s2 3p4 4 ثانية1 ثلاثي الأبعاد5
رد:
عندما تفعل التوزيع الإلكتروني سكانديوم ، ندرك أنه يحتوي على العدد الذري 21 ، أي 21 بروتونًا. في الحالة الأساسية ، يكون عدد البروتونات يساوي عدد الإلكترونات، لأن الذرة متعادلة كهربائيًا. وبالتالي ، يجب توزيع 21 إلكترونًا في المستويات الفرعية. لا يمكن أن يستقبل المستوى الفرعي إلكترونًا إلا إذا كان السابق ممتلئًا بالكامل. وبالتالي ، فإن التوزيع الصحيح هو التوزيع الموجود في الحرف A.
السؤال 2
في عام 1871 ، تنبأ الكيميائي الروسي دميتري مينديليف ، مخترع الجدول الدوري ، بوجود عنصر يجب أن يكون ، بسبب كتلته ، بين الكالسيوم والتيتانيوم. ثم تم استدعاء هذا العنصر إكابورو بواسطة Mendeleev. حاليًا ، هذا العنصر موجود بالفعل في الجدول الدوري ، تم اكتشافه في البداية بواسطة لارس فريدريك نيلسون في عام 1879.
هذا العنصر هو:
أ) البورون.
ب) سكانديوم.
ج) الفاناديوم.
د) السترونشيوم.
ه) التنتالوم.
رد
عند تقييم الجدول الدوري ، يُلاحظ أن العنصر الموجود بين الكالسيوم والتيتانيوم هو عنصر سكانديوم (الحرف B) ، والذي تنبأ به مندليف على أنه إكابورو.
بقلم ستيفانو أروجو نوفايس
مدرس كيمياء
