ה סקנדיום, סמל Sc, מספר אטומי 21, הוא a מתכת מעבר שפותחת את זקבוצה 3 של טבלה מחזורית. זה היה אחד היסודות שחזה מנדלייב בגרסתו של הטבלה המחזורית. הוא השאיר רווח בין סידן לטיטניום עבור יסוד שבאותו זמן הוא קרא לו אקבורו.
סקנדיום הוא בשפע יותר בשמש מאשר בקרום כדור הארץ, ומעטים הם העפרות עם תכולה גבוהה של סקנדיום. Thortveitite הוא דוגמה למינרלים אלה, ובשל נדירותו, הוא התייקר מזהב בשנות ה-50.
יש מעט שימושים לסקנדיום, אבל זה ידוע מסוגל לשפר את המאפיינים של אֲלוּמִינְיוּם כשהם יוצרים ליגה. בארצות הברית, הוא שימש לייצור ציוד ספורט, כגון קסדות ומחבטי בייסבול.
קרא גם: טונגסטן - מתכת מעבר בעלת נקודת ההיתוך הגבוהה ביותר מבין המתכות
סיכום סקנדיום
סקנדיום היא מתכת מעבר הממוקמת בקבוצה 3 של הטבלה המחזורית.
זה נחזה על ידי מנדלייב, שקיבל את השם של אקבורו.
הוא נמצא בשפע יותר בשמש מאשר בקרום כדור הארץ.
סקנדיום מופץ כמרכיב במספר מינרלים, ועפרות עם תכולת סקנדיום גבוהה הן נדירות.
לסקנדיום שימושים מועטים, אך הוא משמש לשיפור תכונות האלומיניום, מנורות בהירות גבוהה וייצור ציוד ספורט.
תכונות סקנדיום
סֵמֶל: Sc.
מספר אטומי: 21.
מסה אטומית: 44,956 m.u.
נקודת היתוך: 1539 מעלות צלזיוס.
נקודת רתיחה: 2832 מעלות צלזיוס.
הפצה אלקטרונית: [אוויר] 4 שניות2 3d1.
אלקטרושליליות: 1,36.
סדרת כימיקלים: מתכת מעבר; קבוצה 3.
מאפייני סקנדיום
סקנדיום הוא א מתכת קשיות נמוכה (נשרטת בקלות) ובצבע אפור. למרבה הפלא, יש לו יותר קווי דמיון עם מתכת אלומיניום מאשר עם מתכות אחרות מקבוצה 3 - למשל, הנטייה ליצור רק קטיונים משולשים.
מבחינת תגובתיות, המתכת הזו מתמוסס בתמיסות חומציות ובסיסיות כאחד, בנוסף לשילוב עם הלוגנים. תגובה חשובה נוספת שסקנדיום מסוגל לבצע היא עם גז חנקן, N2, ויוצרים את ה-ScN.
הסקנדיום לא ממלא תפקיד חשוב ב ביוספירה, ועד כה, לא ידוע על שום יצור חי הזקוק לסקנדיום לצורך הישרדותו או התפתחותו. כמות הסקנדיום הנכנסת לרשתות המזון נמוכה מאוד, בטווח של עשיריות המיקרוגרם.
התרחשות והשגת סקנדיום
הסקנדיום יש שפע קוסמי גדול יותר מאשר ארצי. סקנדיום מוערך כיסוד ה-23 בשכיחותו בעולם. סשלום, בעוד שהוא ה-50 בשכיחותו ב- קרום כדור הארץ, בריכוז קרוב לזה של עופרת.
עם זאת, בניגוד ל עוֹפֶרֶת, סקנדיום מפוזר מאוד בקרום כדור הארץ, מכיוון שאין תהליכים גיאולוגיים המרכזים אותו ולכן הוא קיים בכמויות קטנות במספר מינרלים. ההשתתפות הנמוכה הזו הופכת את המתכת מתקבל בדרך כלל כתוצר לוואי של עיבוד אורניום, שתכולת ה-Sc שלו יכולה להגיע לכ-5 ppm (חלקים למיליון, או מ"ג/ק"ג) בתמיסות אורניום.
יש עפרת סקנדיום, שהיא נדירה, שתכולתה גבוהה (יכולה להגיע ל-34% בסקנדיה, סקנדיום אוקסיד III, Sc2ה3). שמו הוא thortveitita, הרכב Sc2כן2ה7, נמצא בדרך כלל באייבלנד, נורבגיה. נדירותו היא כזו שבשנות החמישים נמכרו דגימות של עפרה זו בשווי מעל משקלה בזהב.
סקנדיום ניתן להשיג גם ממתכות אדמה נדירות (לנתנידים) על ידי שיקוע סקנדיום ואשלגן גופרתי, המסיסים בצורה גרועה במים, או על ידי מיצוי סקנדיום תיוציאנאט באמצעות דיאתיל אתר.
באופן מוזר, לעלי תה יש תכולת סקנדיום גבוהה יותר מצמחים אחרים, אם כי בריכוז זעיר של 140 ppb, כלומר 140 מ"ג לטון. ההסבר לעובדה זו הוא שעלי התה כנראה לא עושים הבחנה כימית בין אלומיניום, שהם צריכים, לבין סקנדיום.
בדוק את זה בפודקאסט שלנו:קשה כמו יהלום: מה זה אומר?
יישומי סקנדיום
באופן כללי, השימושים בסקנדיום מוגבלים למדי. אחד השימושים שלו הוא ל ייצור מנורות קיבולת זוהרת גבוהה, כי כאשר מוסיפים סקנדיום יודיד לכספית במנורות אדים של יסוד זה, מתקבל מקור אור בעל יעילות גבוהה, בדומה לאור השמש. מכשירים כאלה יכולים לשמש כמחזירי אור לאירועי ספורט, למשל.
תוספת של 0.5% של Sc באלומיניום מגבירה את החוזק של מתכת זו, שומרת על קלותה וגם מעלה את נקודת ההיתוך שלה ב-800 מעלות צלזיוס. תכונות כאלה מאפשרות, למשל, את הריתוך של הסגסוגת, דבר שאינו אפשרי באלומיניום טהור.
ה רוסיה אפילו מחזיקה בסקנדיום מסיבות אסטרטגיות, שכן חלקים רבים של מטוסי קרב מיג מיוצרים עם סגסוגות סקנדיום.
בארצות הברית, סגסוגות סקנדיום משמשות לייצור ציוד ספורט כגון מחבטות בייסבול, מקלות לקרוס ומסגרות אופניים.
היסטוריה של סקנדיום
בשנת 1869, כשפיתח את הטבלה המחזורית, הכימאי הרוסי דמיטרי מנדלייב הותיר פערים ביצירתה, והצדיק שהם יתמלאו באלמנטים שטרם התגלו. בשנת 1871, מנדלייב חזה את זה בפער שבין סִידָן ו טִיטָן, יהיה יסוד עם מסה אטומית קרובה ל-44 c.u., נותן לו את השם של אקבורו. הקידומת eka- פירושה "אחד" בסנסקריט ובפועל ציינה "הראשון שעוקב", כלומר היסוד שמתחת לבורון.
כבר בשנת 1879, הכימאי השוודי לארס פרדריק נילסון, תוך כדי ניתוח דגימות של המינרל אוקסניט ושאריות אדמה נדירות אחרות, גילה תחמוצת סקנדיום, הנקראת סקנדיה. נילסון הבחין אז שלאחת המתכות שחולצו יש קווים ספקטרליים של יסוד שלא היה ידוע עד כה. הקווים הספקטרליים היו תוצאות של ניתוח ספקטרוסקופי, טכניקה בשימוש נרחב לזיהוי יסודות כימיים.
גם באותה שנה הצליח השבדי פר תאודור קליב לבודד כמות של סקנדיום ובכך לקבוע את מסה אטומית, המאשר שזה היה ה אקבורו של מנדלייב. ה יסוד חדש נקרא סקנדיום, בהתייחס לאזור סקנדינביה.
פתרו תרגילים על סקנדיום
שאלה 1
תצורת האלקטרונים של מתכת סקנדיום, 21Sc, במצב היסוד שלו הוא:
א) 1 שניות2 2 שניות2 2 עמ'6 3 שניות2 3 עמ'6 4 שניות2 3d1
ב) 1s2 2 שניות2 2 עמ'6 3 שניות2 3 עמ'6 3d3
ג) 1s2 2 שניות2 2 עמ'6 3 שניות2 3 עמ'5 4 שניות1 3d4
ד) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 4 שניות1 3d5
תשובה:
כאשר עושים את הפצה אלקטרונית סקנדיום, אנו מבינים שיש לו מספר אטומי 21, כלומר 21 פרוטונים. במצב הקרקע, המספר של פרוטונים שווה למספר של אלקטרונים, כי האטום הוא ניטרלי מבחינה חשמלית. לפיכך, יש לחלק 21 אלקטרונים ברמות המשנה. תת-רמה יכולה לקבל אלקטרון רק אם הקודמת מלאה במלואה. לפיכך, ההתפלגות הנכונה היא זו שבאות א'.
שאלה 2
בשנת 1871, חזה הכימאי הרוסי דמיטרי מנדלייב, ממציא הטבלה המחזורית, את קיומו של יסוד שאמור להיות, בגלל המסה שלו, בין סידן לטיטניום. אלמנט זה נקרא אז אקבורו מאת מנדלייב. נכון לעכשיו, יסוד זה כבר נמצא בטבלה המחזורית, והתגלה לראשונה על ידי לארס פרדריק נילסון ב-1879.
אלמנט זה הוא:
א) בורון.
ב) סקנדיום.
ג) ונדיום.
ד) סטרונציום.
ה) טנטלום.
תשובה
כאשר מעריכים את הטבלה המחזורית, יש לשים לב שהיסוד שנמצא בין סידן לטיטניום הוא היסוד סקנדיום (אות ב'), שלמעשה נחזה על ידי מנדלייב בתור אקבורו.
מאת סטפנו אראוחו נובאיס
מורה לכימיה