اسکاندیم

اسکاندیم (Scandium) از عنصرهای شیمیایی جدول تناوبی است. نشانه کوتاه آن Sc و عدد اتمی آن 21 است.

اسکاندیم، ₂₁Sc

ویژگی‌های کلی
تلفظ	‎/ˈskændiəm/‎ ​(SKAN-dee-əm)
ظاهر	نقرهy white
جرم اتمی نسبی (Ar، استاندارد)	۷۰۰۱۴۴۹۵۵۹۰۸۰۰۰۰۰۰۰♠۴۴٫۹۵۵۹۰۸(۵)[1]
اسکاندیم در جدول تناوبی
- ↑ Sc ↓ Y کلسیم ← اسکاندیم → تیتانیم
عدد اتمی (Z)	21
گروه	گروه ۳
دوره	دوره 4
بلوک	بلوک-d
آرایش الکترونی	[Ar] 3d1 4s2
لایه الکترونی	2, 8, 8, 3
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STP	جامد
نقطه ذوب	1814 K ​(1541 °C, ​2806 °F)
نقطه جوش	3109 K ​(2836 °C, ​5136 °F)
چگالی (near r.t.)	2.985 g/cm3
در حالت مایع (at m.p.)	2.80 g/cm3
حرارت همجوشی	14.1 kJ/mol
آنتالپی تبخیر	332.7 kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی	25.52 J/(mol·K)
فشار بخار فشار (Pa) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱ K ۱۰ K ۱۰۰ K در دمای (K) 1645 1804 (2006) (2266) (2613) (3101)
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش	0,[2] +1,[3] +2,[4] +3 (an amphoteric اکسید)
الکترونگاتیوی	مقیاس پائولینگ: 1.36
انرژی یونش	1st: 633.1 kJ/mol 2nd: 1235.0 kJ/mol 3rd: 2388.6 kJ/mol (بیشتر)
شعاع اتمی	empirical: 162 pm
شعاع کووالانسی	pm 170±7
شعاع واندروالسی	211 pm
Color lines in a spectral range خط طیف نوری اسکاندیم
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوری	​دستگاه بلوری شش‌گوشه
انبساط حرارتی	(دمای اتاق) (α, poly) 10.2 µm/(m·K)
رسانندگی گرمایی	15.8 W/(m·K)
رسانش الکتریکی	(دمای اتاق) (α, poly) calc. 562 n Ω·m
رسانش مغناطیسی	paramagnetic
مدول یانگ	74.4 GPa
مدول برشی	29.1 GPa
مدول حجمی	56.6 GPa
نسبت پواسون	0.279
سختی برینل	750 MPa
شماره ثبت سی‌ای‌اس	7440-20-2
ایزوتوپ‌های اسکاندیم
ایزوتوپ فراوانی نیمه‌عمر (t۱/۲) حالت فروپاشی محصول 44mSc syn 58.61 h IT 0.2709 44Sc γ 1.0, 1.1, 1.1 44Sc ε - 44Ca 45Sc 100% 45Sc ایزوتوپ پایدار است که 24 نوترون دارد 46Sc syn 83.79 d β− 0.3569 46Ti γ 0.889, 1.120 - 47Sc syn 3.3492 d β− 0.44, 0.60 47Ti γ 0.159 - 48Sc syn 43.67 h β− 0.661 48Ti γ 0.9, 1.3, 1.0 -

اسکانیدم فلز سمی است بنابراین برای استفاده دستی از آن باید دقت لازم را به عمل آورد. اسکاندیم (واژه لاتین Scandia به معنی اسکاندیناوی) گرفته شده‌است.

اسکاندیم فلزی نرم به رنگ سفید- نقره‌ای است که به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی، کمیاب بودن و سختی استخراج آن، گاهی به عنوان یکی از فلزات نادر در نظر گرفته می‌شود. این عنصر در سال ۱۸۷۹ توسط لارس نیلسون دانشمند سوئدی کشف گردید. در دمای معمولی به صورت ساختار هگزاگونال متبلور می‌شود. این عنصر در بسیاری از سنگ‌های عناصر کمیاب و کانی‌های تنگستن و اورانیم یافت می‌شود.

این عنصر در سال ۱۸۷۸ از کانیهای euxenite و gadolinite توسط نیلسون به دست آمد. از فرآوری ۱۰ کیلوگرم کانی euxenite و ته‌نشینی عناصر کمیاب نیسلون توانست ۲ گرم اکسید اسکاندیم عیار بالا به دست آورد.

اسکاندیم در خورشید و ستاره‌ها بیست و سومین عنصر از نظر فراوانی است و در پوسته زمین پنجاهمین عنصر از نظر فراوانی می‌باشد. این عنصر به صورت گسترده در زمین پراکنده شده‌است که در بیش از ۸۰۰ نوع کانی وجود دارد. زمانی بریل به رنگ آبی متمایل باشد علت آن عنصر اسکاندیم می‌باشد. این عنصر جز اصلی تشکیل دهنده کانی کمیاب thortveitite است که این کانی در کشورهای اسکاندیناوی و ماداگاسکار وجود دارد. همچنین این عنصر به عنوان بازمانده در فرایند استخراج تنگستن به وجود می‌آید و به فرمهای زینوالد، ولفرامیت و ویکیت و بازیت می‌باشد. بیشترین میزان اسکاندیم به دست آمده از کانی تورتویتیت است یا از فراوری کارخانه اورانیوم تولید می‌شود. اسکاندیم فلزی اولین بار در سال ۱۹۳۷ توسط سه دانشمند از برق‌کافت ذوب یوتکتیکی عناصر پتاسیم و لیتیم و کلرید اسکاندیم در دمای ۷۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد به دست آمد. اسکاندیم با خلوص بالا امروزه از واکنش فلورید اسکاندیم با فلز کلسیم به دست می‌آید.

اسکاندیم فلزی به رنگ سفید تا نقره‌ای است که ممکن است زمانی که در معرض هوا قرار می‌گیرد رنگ آن به زرد کمرنگ یا بنفش تغییر پیدا کند. این عنصر نسبتاً نرم است و شبیه ایتریم و فلزات کمیاب در پوسته زمین مثل تیتانیم و آلومینیم می‌باشد. این عنصر فلزی سبک‌وزن و دارای نقطه ذوب بالاتر آلومینیم است که برای ساخت بدنه هواپیماها نیز استفاده می‌شود. قیمت اکسید اسکاندیم حدود ۷۵ دلار در گرم است.

حدود ۲۰ گرم از اکسید اسکاندیم سالیانه در کشور آمریکا برای استفاده نور شدت بالا استفاده می‌شود. ایزوتوپ رادیواکتیو عنصر اسکاندیم ۴۶ برای ردیابی در پالایشگاه‌های نفت و گاز استفاده می‌شود. از ترکیب یدید اسکاندیم و بخار جیوه برای تولید روشنایی لامپهای خیلی درخشان مثل نور خورشید استفاده می‌شود؛ که از این لامپ‌ها برای استفاده‌های خانگی و لامپ رنگ تلویزیون در شب استفاده می‌شود.