სახე

მოვერცხლისფრო-თეთრი

ძირითადი თვისებები

დასახელება, სიმბოლო, ნომერი

სკანდიუმი, Sc, 21

წარმოთქმა

ელემენტის კატეგორია

გარდამავალი მეტალი

ჯგუფი, პერიოდი, ბლოკი

3, 4, d

ატომური მასა

44.955912(6) გ მოლი-1

ელექტრონული კონფიგურაცია

[Ar] 3d1 4s2

ელექტრონები ორბიტალებზე

2, 8, 9, 2
(იხ. სურათი)

ფიზიკური თვისებები

აგრეგატული მდგომარეობა

მყარი

სიმკვრივე

2.985 გ სმ-3

სიმკვრივე თხევად მგდომარეობაში (ლღობის ტემპერატურაზე)

2.80 გ სმ-3

ლღობის ტემპერატურა

1814 K, 1541˚C
2806 ˚F

დუღილის ტემპერატურა

3109 K, 2836 ˚C, 5136 ˚F

კრიტიკული წერტილი

დნობის სითბო

14.1 კჯ მოლი-1

აორთქლების სითბო

332.7 კჯ მოლი-1

სპეციალური სითბოტევადობა

(25 ˚C)
25.52 კჯმოლი-1
K-1

ორთლის წნევა
P(Pa) 1 10 100 1k 10k 100k
T(K)-ზე 1645 1804 2006 2266 2613 3101

ატომური თვისებები

ჟანგვითი რიცხვები

3, 2, 1
(სუსტი ფუძე ოქსიდი)

ელექტროუარყოფითობა

1.36 (პოლინგის შკალა)

იონიზაციის ენერგიები

I: 633.1 კჯმოლი-1
II: 1235.0 კჯმოლი-1
III: 2388.6 კჯმოლი-1

ატომური რადიუსი

162 pm

კოვანელტური რადიუსი

170±7 pm

ვან დერ ვაალსის რადიუსი

211 pm

სხვადასხვა

კრისტალური სტრუქტურა

ჰექსაგონალური

მაგნიტური მოწესრიგებულობა

პარამაგნიტური

კუთრი ელექტრული წინაღობა

(20˚C) (α, poly) calc. 562ნΏ მ

სითბოგამტარობა

(300 K) 15.8 ვტმ-1K-1

სითბოგადაცემა

(25˚C) (α, poly) 10.2 µm m-1K-1

ბგერის სიჩქარე

(20˚C) ___მ/წმ

იუნგის მოდული

74.4 გპა

შერის მოდული

29.1 გპა

ბულკის მოდული

56.6 გპა

სიმტკიცე მოსის მიხედვით

___

CAS-ის რეფისტრაციის ნომერი

7440-20-2

მდგრადი იზოტოპები

იზოტოპი NA ნახევარ-სიცოცხლე DM DE(MeV) DP
44mSc სინთეზ 58.61 h IT 0.2709 44Sc
γ 1.0, 1.1, 1.1 44Sc
ε - 44Ca
45Sc 100% 45Sc მდგრადია  24 ნეიტრონით
46Sc სინთეზ 83.79 d β 0.3569 46Ti
γ 0.889, 1.120 -
47Sc სინთეზ 3.3492 d β 0.44, 0.60 47Ti
γ 0.159 -
48Sc სინთეზ 43.67 h β 0.661 48Ti
γ 0.9, 1.3, 1.0 -

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.

 

 

Mig-29 ნაწილები დამზადებულია
Al-Sc შენადნობისაგან

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