اسکاندیم

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.

ویژگی های قابل توجه

اسکاندیم عنصری است فلزی، کمیاب، نرم، سیمگون، سه ظرفیتی و بسیار سبک که در اگر در 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 به عنوان عامل ترسیم استفاده می شود. درصورت افزودن یدید اسکاندیم به لامپ های بخار جیوه، یک منبع نوری مصنوعی شبیه نور خورشید و بسیار کارآمد ایجاد می شود که در مکان های سرپوشیده یا تلویزیون های 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 به صورت 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 به طور گسترده ای روی زمین پراکنده است و به صورت 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 به صورت تجاری از کاهش فلورید اسکاندیم بوسیله کلسیم تولید می کنند.

ایزوتوپ ها

اسکاندیم به طور طبیعی دارای 1 ایزوتوپ پایدار (اسکاندیم 45) و 13 رادیوایزوتوپ است که پایدارترین آن ها 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 ایزوتوپ ها دارای نیمه عمرهایی کمتر از 4 ساعت هستند که اکثر آن ها نیز نیمه عمری کمتر از 2 دقیقه دارند. این عنصر همچنین دارای 5 حالت متا است که پایدارترین آن ها Scm-44( t6/58 ساعت) می باشد.

ایزوتوپ های 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 ایزوتوپ های عنصر 22 (تیتانیم) می باشند.

هشدارها

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

مرکز یادگیری سایت تبیان - تنظیم: مریم فروزان کیا