სკანდიუმი

სკანდიუმი წარმოადგენს ქიმიურ ელემენტს, რომლის სიმბოლოა Sc და ატომური ნომერი - 21. იგი მიეკუთვნება გარდამავალ მეტალებს.წარმოადგენს მოვერცხლისფრო-თეთრ მეტალს. იგი ისტორიულად ზოგჯერ კლასიფიცირდებოდა როგორც იშვიათ მიწათა ელემენტი იტრიუმთან და ლანთანოიდებთან ერთად. 1879 წელს ლ.გ. ნილსონმა და მისმა თანამშრომლებმა აღმოაჩინეს ახალი ელემენტი სკანდინავიაში არსებული მინერალების ეუქსინიტის და გადოლინიტის სპექტრალური ანალიზით.

სკანდიუმი დედამიწაზე უძველესი ელემენტია. იგი გვხვდება ურანის დეპოზიტებში, მაგრამ მისი ექსტრაქცია ამ მადნებიდან ძალიან მცირე რაოდენობითაა შესაძლებელი.

ისტორია

დ.ი. მენდელეევმა, რომელმაც შექმნა პერიოდული სისტემა, იწინასწარმეტყველა უცნობი ელემენტის არსებობა და მას უწოდა ეკაბორი - ატომური მასით 40-დან 48-მდე (1869). ათი წლის შემდეგ ლ. ნილსონმა აღმოაჩინა ახალი ელემენტი მინერალებში ეუქსინიტში და გადონილიტში. ეს მინერალები იყო სკანდინავიიდან. მაშინ შესაძლებელი გახდა 2გ ძალიან სუფთა სკანდიუმის ოქსიდის მიღება. ლ. ნილსონმა ამ ელემენტს უწოდა სკანდიუმი, ლატინური სიტყვიდან ”Scandia”, რაც სკანდინავიას ნიშნავს. ნილსონმა არ იცოდა მენდელეევის წინასწარმეტყველების შესახებ, მაგრამ ა.თ. ქლივიმ შეიცნო, რომ ეა ელემენტი (სკანდიუმი) იყო მენდელეევის მიერ ნაწინასწარმეტყველები ელემენტი.

მიღება

მეტალური სკანდიუმიპირველად მიღებულ იქნა 1937 წელს კალიუმის, ლითიუმის და სკანდიუმ ქლორიდის ევტეტიკური ნარევის ელექტროლიზით 700-800°C-ზე. პირველად მეტალი სკანდიუმი 99% სისუფთავით მიღებულ იქნა 1960წელს, ხოლო მისი გამოყენება ალუმინის შენადნობთან დაიწყო 1971 წელს. შემდგომში ალუმინ-სკანდიუმის შენალღობს იღებდნენ აგრეთვე საბჭოთა კავშირში. 1% სკანდიუმის დამატება 80% ნიკელისა და 20% ქრომის შემცველ შენადნობზე, აუმჯობესებს ამ შენადნობის გამძლეობას მაღალი ტემპერატურის მიმართ.

იზოტოპები

ბუნებაში გავრცელებული სკანდიუმი შედგება ერთი სტაბილური - ⁴⁵Sc იზოტოპისაგან, ბირთვული სპინით 7/2. ცამეტი რადიოიზოტოპიდან შედარებით მდგრადია ⁴⁶Sc იზოტოპი, ნახევარდაშლის პერიოდი 83.8 დღე, ⁴⁷Sc ნახევარდაშლის პერიოდი 3.35 დღე და ⁴⁸Sc ნახევარდაშლის პერიოდი 43.7 საათი. დანარჩენი რადიოაქტიური იზოტოპების ნახევარდაშლის პერიოდი 4 საათზე ნაკლებია, რომელთაგან უმრავლესობის ნახევარდაშლის პერიოდი 2 წუთზე ნაკლებია.

რეაქციები და შენაერთები

მეტალური სკანდიუმი მძიმეა და ჰგავს ვერცხლს. იგი ჰაერზე ღებულობს მკრთალ, მოყვითალო ფერს, რადგანაც იფარება დამცველი Sc2O3-ის თხელი ფენით. იგი ნელა იხსნება განზავებულ მჟავებში: ქლორწყალბადში, გოგირდმჟავაში, აზოტმჟავაში. არ შედის რეაქციაში 1:1 თანაფარდობით აზოტმჟავასთან (HNO₃) და ქლორწყალბადთან (HCl), ასევე არ შედის რეაქციაში HF-თან, რადგანაც სავარაუდოდ ამ შემთხვევაში მეტალის ზედაპირზე წარმოიქმნება გაუმატარი პასიური ფენა. ნაერთებში ScB და ScC - ბორო და ნახსირბადი სკანდიუმის მესერში ერევიან არასტექიომეტრულად.

სკანდიუმი ქიმიური ბუნებით უფრო ახლოსაა იტრიუმტან, ვიდრე ალუმინთან. იგი წარმოადგენს ლანტანის მსგავს ელემენტს. ოქსიდი -Sc2O3 სუსტი მჟავა თვისებისაა, ხოლო ჰიდროქსიდი Sc(OH)₃ - ამფოტერულია:

Sc(OH)₃ + 3 OH− → Sc(OH)³⁻₆

Sc(OH)₃ + 3 H⁺ + 3 H₂O → [Sc(H₂O)₆]³⁺

სკანდიუმის ოქსიდჰიდროქსიდის (ScO(OH)) a- და g-ფორმები იზოსტრუქტურულია მათი მსგავსი ალუმინ ოქსიდ ჰიდროქსიდისა. Sc³⁺ წყალხსნარს აქვს მჟავა თვისება, რადგანაც იგი განიცდის ჰიდროლიზს.

სკანდიუმის ჰალოგენიდები ScX₃ (X = Cl, Br, I) კარგად იხსნებიან წყალში, ხოლო ScF₃ წყალში არ იხსნება. ოთხივე ჰალოგენიდში სკანდიუმის კოორდინაციული რიცხვი უდრის 6. ჰალოგენიდები წარმოადგენენ ლუისის მჟავებს. მაგალითად, ScF₃ იხსნება ჭარბი ფტორის შემცველ ხსნარში, [ScF₆]³−-ის წარმოქმნით. იგი Sc(III) კომპლექსის ტიპიური მაგალითია, რომელშიც კოორდინაციული რიცხვი უდრის ექვსს. იტრიუმის და ლანთანის უფრო დიდ იონებში ხშირად კოორდინაციული რიცხვი უდრის 8 ან 9-ს.

მეტალური სკანდიუმის წარმოება შეადგენს 10კგ წელიწადში. ოქსიდი გადაჰყავთ სკანდიუმის ფტორიდში და აღადგენენ მეტალური კალციუმით.სკანდიუმის დამატება ალუმინზე, ალუმინშემცველ ცხელ ზონებში ზღუდავს მარცვლეულის ზედმეტ ზრდას.

სკანდიუმ-ალუმინის შენადნობი, რომელიც 0.1-0.5% სკანდიუმს შეიცავს, რუსეთში გამოიყენება Mig 21 და Mig 29 ტიპის საჰაერო შეიარაღებაში.

მაღალტექნოლოგიურიმასალებისაგან მიღებული ზოგიერთი სპორტული ინვენტარი შეიძლება დამზადდეს სკანდიუმ-ალუმინის შენადნობისაგან, მაგალიტად ბეისბოლის საცემელა, ველოსიპედის ნაწილები. ეს უკანასკნელი შეიძლება დამზადდეს Sc-Ti შენადნობისაგან. ამერიკული იარაღის დამამზადებელი კომპანია სმიტი და ვისსონი(Smith & Wesson) რევოლვერის კარკასს და ცილინდრს. სკანდიუმი წარმოადგენს ელექტრონული გამოთვლითი მანქანების მახსოვრობის ელემენტს.

ჯანმრთელობა და უსაფრთხოება

ელემენტური სკანდიუმი შედარებით ნაკლებ ტოკსიკურია. სკანდიუმის ნაერთებით პატარა ცხოველებზე ჩატარებულია ტესტები და მოცემულია მონაცემები. საშუალო ლეტალური დოზა (LD₅₀), რომელიც დადგენილი იქნა სკანდიუმ (III) ქლორიდით მუცლის კუნთში შეყვანის დროს არის 4მგ/კგ, ხოლო ორალურად 755მგ/კგ. ეს მონაცემები ნათელყოფენ, რომ სკანდიუმის ნაერთები შეიძლება ჩაითვალოს ზომიერი ტოქსიკურობის მქონე ნაერთებად.

გავრცელება

სკანდიუმი არც ისე მცირე რაოდენობითაა დედამიწია ქერქში. მისი რაოდენობა (18-24მნ) უახლოვდება კობალტის რაოდენობას (20-30მნ). იგი გავრცელებულია გაფანტულად და ბევრ მინერალში გვხვდება კვალის სახით. მის საუკეთესო მინერალებს სკანდინავიიდან და მაგადასკარიდან წარმოადგენენ თორთვიტიტი, ეუქსინიტი და გადოლინიტი, რომლებიც საკმაო რაოდენობით შეიცავენ სკანდიუმს. თორთვიტიტი შეიცავს 45%-ზე მეტ ამ ელემენტს სკანდიუმ (III) ოქსიდის სახით.

სკანდიუმი უფრო გავრცელებულია მზეზე და ვარსკვლავებზე, ვიდრე დედამიწაზე, სადაც იგი გავრცელების მიხედვით ორმოცდამეათე ელემენტია (ოცდამეთხუთმეტე დედამიწის ქერქში), ხოლო მზეზე გავრცელებით სკანდიუმი ოცდამესამე ელემენტია.

წარმოება

სკანდიუმის მსოფლიო წარმოება ორი ტონაა წელიწადში სკანდიუმოს ოქსიდის სახით. რუსეთი ცივი ომის პერიოდში აწარმოებდა 400კგ სკანდიუმს. 2003 წელს სკანდიუმს აწარმოებენ უკრაინაში, რუსეთში, ჩინეთში - ურანის, კრონის და აპატიტების საბადოებოსაგან. ყველა შემთხვევაში სკანდიუმი წარმოადგენდა ამ მადნებიდან ექსტრაგირებული სხვა ელემენტების ბიპროდუქტს და აგრეთვე გამოყოფდნენ მყარ სკანდიუმის ოქსიდს.

ბიოლოგიური როლი 

სკანდიუმს არარანაირი ბიოლოგიური მნიშვნელობა არ გააჩნია.

მასალა მომზადებულია www.wikipedia.com -ის მიხედვით