Skandiyum

Skandiyum, ₂₁Sc
Skandiyum
Telaffuz	/ˈskændiəm/ (SKAN-dee-əm)
Görünüm	gümüş beyazı
Standart atom ağırlığı Ar, std(Sc)	44.955908(5)
Periyodik tablodaki Skandiyum
	kalsiyum ← skandiyum → titanyum
Atom numarası (Z)	21
Grup	3. grup
Period	periyot 4
Blok	d-blok
Element kategorisi	Geçiş metali
Elektron konfigürasyonu	[Ar] 3d1 4s2
Kabuk başına elektron	2, 8, 9, 2
Fiziksel özellikler
STP de Faz	katı
Erime noktası	1814 K (1541 °C, 2806 °F)
Kaynama noktası	3109 K (2836 °C, 5136 °F)
Yoğunluk (r.t. yakın)	2.985 g/cm3
sıvı olduğunda ( m.p.)	2.80 g/cm3
Isı entalpisi	14.1 kJ/mol
Buharlaştırma ısı	332.7 kJ/mol
Molar ısı kapasitesi	25.52 J/(mol·K)
Atom özellikleri
Oksidasyon durumları	0, +1, +2, +3 (bir amfoterik oksit)
Elektronegatiflik	Pauling ölçeği: 1.36
İyonlaşma enerjisi	1.: 633.1 kJ/mol ; 2.: 1235.0 kJ/mol ; 3.: 2388.6 kJ/mol ; (daha fazlası) ;
Atom yarıçapı	deneysel: 162 pm
Kovalent yarıçapı	170±7 pm
Van der Waals yarıçapı	211 pm
	; skandiyum spektral çizgileri
Diğer özellikler
Kristal yapı	yakın altıgen paketleme (hcp)
Termal Genleşme	α, poly: 10.2 µm/(m·K) (at r.t.)
Termal iletkenlik	15.8 W/(m·K)
Elektriksel direnç	α, poly: 562 nΩ·m (at r.t., hesaplanmış)
Manyetik sıralama	paramagnetic
Manyetik alınganlık	+315.0·10−6 cm3/mol (292 K)
Young modülü	74.4 GPa
Kayma modülü	29.1 GPa
Bulk modülü	56.6 GPa
Poisson oranı	0.279
Brinell sertliği	736–1200 MPa
CAS Numarası	7440-20-2
Tarihçe
Adlandırma	after İskandinavya
Tahmini	Dmitri Mendeleev (1871)
Keşfeden ve ilk izolasyon	Lars Fredrik Nilson (1879)
skandiyum ana izotopları
γ	44Sc
ε	44Ca
γ	–
γ	–
γ	–
	view; talk; edit; \| referanslar

Skandiyum, Sc sembolü ve atom numarası 21 olan kimyasal bir elementtir. Simli-beyaz metalik bir d-blok elemanı, tarihsel olarak itriyum ve lantanidlerle birlikte nadir toprak elementi olarak sınıflandırılmıştır. 1879'da İskandinavya'dan öjenit ve gadolinit minerallerinin spektral analizi ile keşfedildi.

Skandiyum, nadir toprak ve uranyum bileşiklerinin çoğunda bulunur, ancak bu cevherlerden dünya çapında sadece birkaç madende çıkarılır. Düşük kullanılabilirliği ve ilk olarak 1937'de yapılan metalik skandiyumun hazırlanmasındaki zorluklar nedeniyle, skandiyumun alüminyum alaşımlar üzerindeki olumlu etkileri ve bu alaşımlarda kullanımı 1970'lere kadar geliştirilmemiştir. Küresel skandiyum oksit ticareti yılda 15-20 tondur.

Skandiyum bileşiklerinin özellikleri, alüminyum ve itriyumun bileşikleri arasındadır. Berilyum ve alüminyum arasında olduğu gibi, magnezyum ve skandiyum davranışı arasında çapraz bir ilişki vardır. Grup 3'teki elementlerin kimyasal bileşiklerinde, baskın oksidasyon durumu +3'dir.

Özellikleri

Kimyasal özellikleri

Skandiyum, gümüşi bir görünüme sahip yumuşak bir metaldir. Hava ile oksitlendiğinde hafif sarımsı veya pembemsi bir döküm oluşturur. Hava koşullarına karşı hassastır ve çoğu seyreltik asitte yavaşça çözünür. Muhtemelen geçirimsiz bir pasif tabakanın oluşumu nedeniyle 1:1 nitrik asit (HNO3) ve %48 hidroflorik asit (HF) karışımı ile reaksiyona girmez. Skandiyum dönüşleri, skandiyum oksit oluşturmak için parlak sarı bir alevle havada tutuşur.

izotopları

Doğada, skandiyum sadece nükleer dönüşü 7/2 olan izotop ⁴⁵Sc olarak bulunur; bu onun tek kararlı izotopudur. On üç radyoizotop, en kararlı olanı, 83.8 günlük bir yarı ömre sahip olan ⁴⁶Sc; ^47Sc, 3.35 gün; pozitron yayıcı ⁴⁴Sc, 4 saat; ve ^48Sc, 43.7 saat. Geri kalan tüm radyoaktif izotopların yarılanma ömürleri 4 saatten azdır ve bunların çoğu yarılanma ömürleri 2 dakikadan azdır. Bu element aynı zamanda beş nükleer izomere sahiptir, en kararlı olanı ⁴⁴mSc'dir (t_1/2 = 58.6 h).

Skandiyum izotopları ³⁶Sc ila ⁶⁰Sc arasında değişir. Tek kararlı izotop olan ⁴⁵Sc'den daha düşük kütlelerde birincil bozunma modu elektron yakalamadır ve üzerindeki kütlelerde birincil mod beta emisyonudur. ⁴⁵Sc'nin altındaki atomik ağırlıklarda birincil bozunma ürünleri kalsiyum izotoplarıdır ve daha yüksek atomik ağırlıklardaki birincil ürünler titanyum izotoplarıdır.

Bulunuşu

Yerkabuğunda skandiyum nadir değildir. Tahminler 18 ila 25 ppm arasında değişmektedir, bu da kobalt bolluğu (20-30 ppm) ile karşılaştırılabilir. Skandiyum, Dünya'da sadece 50. en yaygın elementtir (kabukta en bol 35. element), ancak Bununla birlikte, skandiyum seyrek olarak dağıtılır ve birçok mineralde eser miktarda bulunur. İskandinavya ve Madagaskar'dan thortveitite, euxenite ve gadolinite gibi nadir mineraller bu elementin bilinen tek konsantre kaynaklarıdır. Thortveitit, skandiyum oksit formunda %45'e kadar skandiyum içerebilir. Stabil skandiyum formu süpernovalarda r-işlemi ile oluşturulur.

Üretim

Dünyadaki skandiyum üretimi, skandiyum oksit formunda yılda 15-10 ton civarındadır. Talep yaklaşık %50 daha yüksek ve hem üretim hem de talep artmaya devam ediyor. 2003 yılında sadece üç maden skandiyum üretti: Ukrayna'daki Zhovti Vody'deki uranyum ve demir madenleri, Bayan Obo'daki nadir toprak madenleri ve Rusya'nın Kola yarımadasında bulunan apatit madenleri; o zamandan beri birçok ülke Nickel Asia Corporation ve Filipinler'deki Sumitomo Metal Mining tarafından 5 ton / yıl (7.5 ton / yıl Sc₂O₃) dahil olmak üzere skandiyum üretim tesisleri inşa etti. Amerika Birleşik Devletleri'nde, NioCorp Development, güneydoğu Nebraska ich'taki Elk Creek bölgesinde bir niyobyum madeni açmak için Yıllık 95 ton kadar skandiyum oksit üretmeyi umuyor. Her durumda skandiyum, diğer elementlerin ekstraksiyonundan bir yan üründür ve skandiyum oksit olarak satılmaktadır.

Metalik skandiyum üretmek için oksit, skandiyum florüre dönüştürülür ve daha sonra metalik kalsiyum ile indirgenir.

Norveç'teki Madagaskar ve Iveland-Evje bölgesi yüksek skandiyum içeriği olan tortveitit (Sc,Y)₂(Si₂O₇) içeren sadece maden yataklarına sahiptir, ancak bunlardan faydalanılmamaktadır. Mineral kolbeckite ScPO₄·2H₂O, çok yüksek bir skandiyum içeriğine sahiptir, ancak daha büyük tortularda mevcut değildir.

Fiyat

Nadir olması nedeniyle, skandiyum en pahalı elementler arasındadır. Saf skandiyum fiyatı, kilogram başına 4.000-20.000 dolar arasında değişmektedir. Bu arada, sınırlı piyasa herhangi bir zamanda çeşitli fiyatlar üretir. 2010 yılında, nadir toprak kıtlığının zirvesinde, skandiyum fiyatı kilogram başına 15.000 ABD dolarının üzerine çıktı ve yaygın olarak kullanılan skandiyum oksit (Sc₂O₃) kilogram başına 7000 ABD dolarının üzerinde satıyordu. O zamandan beri istikrarlı üretim ile birlikte sınırlı talep, fiyatı 20 yıllık ortalamada tutuyor.

Kaynak

↑ Meija, Juris; et al. (2016). "Elementlerin Atom Ağırlıkları 2013 (IUPAC Teknik Raporu)". Saf ve Uygulamalı Kimya. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
↑ F. Geoffrey N. Cloke; Karl Khan & Robin N. Perutz (1991). "η-Arene complexes of scandium(0) and scandium(II)". J. Chem. Soc., Chem. Commun. (19): 1372–1373. doi:10.1039/C39910001372.
↑ Smith, R. E. (1973). "Diatomic Hydride and Deuteride Spectra of the Second Row Transition Metals". Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 332 (1588): 113–127. Bibcode:1973RSPSA.332..113S. doi:10.1098/rspa.1973.0015.
↑ McGuire, Joseph C.; Kempter, Charles P. (1960). "Preparation and Properties of Scandium Dihydride". Journal of Chemical Physics. 33 (5): 1584–1585. Bibcode:1960JChPh..33.1584M. doi:10.1063/1.1731452.
↑ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. pp. E110. ISBN 0-8493-0464-4.

[CIAAW2013-1] Meija, Juris; et al. (2016). "Elementlerin Atom Ağırlıkları 2013 (IUPAC Teknik Raporu)". Saf ve Uygulamalı Kimya. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.

[2] F. Geoffrey N. Cloke; Karl Khan & Robin N. Perutz (1991). "η-Arene complexes of scandium(0) and scandium(II)". J. Chem. Soc., Chem. Commun. (19): 1372–1373. doi:10.1039/C39910001372.

[Smith-3] Smith, R. E. (1973). "Diatomic Hydride and Deuteride Spectra of the Second Row Transition Metals". Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 332 (1588): 113–127. Bibcode:1973RSPSA.332..113S. doi:10.1098/rspa.1973.0015.

[McGuire-4] McGuire, Joseph C.; Kempter, Charles P. (1960). "Preparation and Properties of Scandium Dihydride". Journal of Chemical Physics. 33 (5): 1584–1585. Bibcode:1960JChPh..33.1584M. doi:10.1063/1.1731452.

[5] Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. pp. E110. ISBN 0-8493-0464-4.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]