سكانديوم

تيتانيوم → سكانديوم ← كالسيوم - ↑ Sc ↓ Y 21Sc
المظهر
أبيض فضي
الخواص العامة
الاسم، العدد، الرمز	سكانديوم، 21، Sc
تصنيف العنصر	فلز انتقالي
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي	3، 4، d
الكتلة الذرية	44.955912 غ·مول−1
توزيع إلكتروني	Ar]; 4s2 3d1]
توزيع الإلكترونات لكل غلاف تكافؤ	2, 8, 9, 2 (صورة)
الخواص الفيزيائية
الطور	صلب
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة)	2.985 غ·سم−3
كثافة السائل عند نقطة الانصهار	2.80 غ·سم−3
نقطة الانصهار	1814 ك، 1541 °س، 2806 °ف
نقطة الغليان	3109 ك، 2836 °س، 5136 °ف
حرارة الانصهار	14.1 كيلوجول·مول−1
حرارة التبخر	332.7 كيلوجول·مول−1
السعة الحرارية (عند 25 °س)	25.52 جول·مول−1·كلفن−1
ضغط البخار
ض (باسكال) 1 10 100 1 كيلو 10 كيلو 100 كيلو عند د.ح. (كلفن) 1645 1804 (2006) (2266) (2613) (3101)
الخواص الذرية
أرقام الأكسدة	3, 2, 1 (أكاسيده قاعدية ضعيفة)
الكهرسلبية	1.36 (مقياس باولنغ)
طاقات التأين	الأول: 633.1 كيلوجول·مول−1
	الثاني: 1235.0 كيلوجول·مول−1
	الثالث: 2388.6 كيلوجول·مول−1
نصف قطر ذري	162 بيكومتر
نصف قطر تساهمي	7±170 بيكومتر
نصف قطر فان دير فالس	211 بيكومتر
خواص أخرى
البنية البلورية	نظام بلوري سداسي
المغناطيسية	مغناطيسية مسايرة
مقاومة كهربائية	(درجة حرارة الغرفة) (ألفا، عديد (بولي)) حسابي. 562 نانوأوم·متر
الناقلية الحرارية	15.8 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن)
التمدد الحراري	(درجة حرارة الغرفة) (ألفا، عديد (بولي)) 10.2 ميكرومتر/(م·كلفن)
معامل يونغ	74.4 غيغاباسكال
معامل القص	29.1 غيغاباسكال
معامل الحجم	56.6 غيغاباسكال
نسبة بواسون	0.279
صلادة برينل	750 ميغاباسكال
رقم CAS	7440-20-2
النظائر الأكثر ثباتاً
المقالة الرئيسية: نظائر السكانديوم
النظائر الوفرة الطبيعية عمر النصف نمط الاضمحلال طاقة الاضمحلال MeV ناتج الاضمحلال 44mSc مصطنع 58.61 ساعة ت.د 0.2709 44Sc γ 1.0, 1.1, 1.2 44Sc ε - 44Ca 45Sc 100% 45Sc هو نظير مستقر وله 24 نيوترون 46Sc مصطنع 83.79 يوم β− 0.3569 46Ti γ 0.889, 1.120 - 47Sc مصطنع 3.3492 يوم β− 0.44, 0.60 47Ti γ 0.159 - 48Sc مصطنع 43.67 ساعة β− 0.661 48Ti γ 0.9, 1.3, 1.0 -

السكانديوم عنصر كيميائي له الرمز Sc والعدد الذري 21 في الجدول الدوري للعناصر، وهو أول عنصر من السلسلة الأولى في العناصر الانتقالية، وله استخدامات صناعيه هامة. ويمكن للعنصر ان يقوم بعمل خلايا عصبية داخله ، عنصر كتلة معدني أبيض فضي ، تم تصنيفه تاريخياً على أنه عنصر أرضي نادر ، إلى جانب الإيتريوم واللانثانيدات.تم اكتشافه في عام 1879 عن طريق التحليل الطيفي لمعادن الأوكسينيت والجادولينيت من الدول الاسكندنافية.

يوجد السكانديوم في معظم رواسب مركبات الأتربة النادرة واليورانيوم ، ولكنها تُستخرج من هذه الخامات في عدد قليل من المناجم في جميع أنحاء العالم.بسبب قلة التوافر والصعوبات في إعداد السكانديوم المعدني ، والذي تم إجراؤه لأول مرة في عام 1937 ، لم يتم تطوير تطبيقات السكانديوم حتى السبعينيات ، عندما تم اكتشاف التأثيرات الإيجابية للسكانديوم على سبائك الألومنيوم ، واستخدامها في مثل هذه السبائك لا يزال التطبيق الرئيسي الوحيد. التجارة العالمية لأكسيد سكانديوم هي 15-20 طنًا في السنة.

خصائص مركبات السكانديوم وسيطة بين خصائص الألمنيوم والإيتريوم.توجد علاقة مائلة بين سلوك المغنيسيوم والسكانديوم ، تمامًا كما هو الحال بين البريليوم والألمنيوم.في المركبات الكيميائية للعناصر في المجموعة 3 ، تكون حالة الأكسدة السائدة +3.

الخصائص

المميزات الكيميائية

السكانديوم معدن ناعم ذو مظهر فضي. يتحول إلى طبقة صفراء أو وردية قليلاً عندما يتأكسد بالهواء.إنه عرضة للعوامل الجوية ويذوب ببطء في معظم الأحماض المخففة.لا يتفاعل مع خليط 1: 1 من حمض النيتريك (HNO3) و 48٪ حمض الهيدروفلوريك (HF) ، ربما بسبب تكوين طبقة سلبية غير منفذة.تشتعل برادة السكانديوم في الهواء بلهب أصفر لامع لتكوين أكسيد السكانديوم.

النظائر

في الطبيعة ، يوجد السكانديوم حصريًا كنظير 45Sc ، الذي له دوران نووي 7/2 ؛ هذا هو نظيره المستقر الوحيد.تم تصنيف ثلاثة عشر نظيرًا مشعًا بأكثرها ثباتًا وهو 46Sc ، والتي يبلغ عمر نصفها 83.8 يومًا ؛ 47 ثانية ، 3.35 يوم ؛ باعث البوزيترون 44Sc ، 4 ساعات ؛ و سكانديوم 48 43.7 ساعة.جميع النظائر المشعة المتبقية لها نصف عمر أقل من 4 ساعات ، ومعظم هذه النظائر ذات نصف عمر أقل من دقيقتين.يحتوي هذا العنصر أيضًا على خمسة نظائر نووية ، وأكثرها استقرارًا هو (44mSc (t1 / 2 = 58.6 h.

تتراوح نظائر السكانديوم من 36Sc إلى 60Sc. وضع الاضمحلال الأساسي عند الكتل الأقل من النظير المستقر الوحيد ، 45Sc ، هو التقاط الإلكترون ، والوضع الأساسي عند الكتل التي تعلوها هو انبعاث بيتا.منتجات الاضمحلال الأولية عند أوزان ذرية أقل من 45 درجة مئوية هي نظائر الكالسيوم ، والمنتجات الأولية من الأوزان الذرية الأعلى هي نظائر التيتانيوم.

الظهور

في قشرة الأرض ، السكانديوم ليس نادرًا. تختلف التقديرات من 18 إلى 25 جزء في المليون ، وهي مماثلة لوفرة الكوبالت (20-30 جزء في المليون).السكانديوم هو العنصر الخمسين الأكثر شيوعًا على الأرض (المرتبة 35 الأكثر وفرة في القشرة) ، ولكنه العنصر الثالث والعشرون الأكثر شيوعًا في الشمس. ومع ذلك ، يتم توزيع السكانديوم بشكل ضئيل ويظهر بكميات ضئيلة في العديد من المعادن.المعادن النادرة من الدول الاسكندنافية ومدغشقر مثل ثورتفيتيت و يوكسينيت و الجادلولينيت هي المصادر المركزة الوحيدة المعروفة لهذا العنصر. يمكن أن يحتوي الثورتفيتيت على ما يصل إلى 45٪ من السكانديوم على شكل أكسيد سكانديوم.

يتم إنشاء الشكل المستقر من السكانديوم في السوبرنوفا عبر عملية r. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إنشاء السكانديوم عن طريق تشظي الأشعة الكونية لنوى الحديد الأكثر وفرة.

• ²⁸Si + 17n → ⁴⁵Sc ( عملية-r )
• ⁵⁶Fe + p → ⁴⁵Sc + ¹¹C + n ( تشظي الأشعة الكونية )

الإنتاج

يبلغ الإنتاج العالمي من السكانديوم ما بين 15 و 20 طنًا سنويًا ، على شكل أكسيد سكانديوم. الطلب أعلى بحوالي 50٪ ، ويستمر كل من الإنتاج والطلب في الزيادة.في عام 2003 ، أنتجت ثلاثة مناجم سكانديوم فقط: مناجم اليورانيوم والحديد في جوفتي فودي في أوكرانيا ، ومناجم الأرض النادرة في بيان أوبو ، الصين ، ومناجم الأباتيت في شبه جزيرة كولا ، روسيا ؛ منذ ذلك الحين ، قامت العديد من البلدان الأخرى ببناء منشآت لإنتاج السكانديوم ، بما في ذلك 5 أطنان / سنة (7.5 طن / سنة Sc2O3) من قبل شركة Nickel Asia Corporation و Sumitomo Metal Mining في الفلبين.

في الولايات المتحدة ، تأمل شركة NioCorp Development في جمع مليار دولار لفتح منجم للنيوبيوم في موقع Elk Creek التابع لها في جنوب شرق ولاية نبراسكا والذي قد يكون قادرًا على إنتاج ما يصل إلى 95 طنًا من أكسيد سكانديوم سنويًا.