Skandžio cheminis elementas

Skandis (Sc), cheminis elementas, periodinės lentelės 3 grupės retųjų žemių metalas.

„Scandium“ yra sidabriškai baltas, vidutiniškai minkštas metalas. Jis gana stabilus ore, bet lėtai keičia savo spalvą nuo sidabriškai baltos iki gelsvos spalvos, nes paviršiuje susidaro Sc ₂ O ₃ oksidas. Metalas lėtai ištirpsta praskiestose rūgštyse, išskyrus vandenilio fluoridą (HF), kuriame apsauginis trifluorido sluoksnis neleidžia toliau reaguoti. Skandis yra paramagnetinis nuo 0 K (–273 ° C arba –460 ° F) iki lydymosi taško (1,541 ° C arba 2,806 ° F). Jis tampa superlaidus esant –273,1 ° C (–459,6 ° F), esant slėgiui, viršijančiam 186 kilobars.

Po to, kai 1871 m. Rusų chemikas Dmitrijus Ivanovičius Mendelejevas numatė šio elemento egzistavimą, laikinai jį vadindamas ekaboronu, švedų chemikas Larsas Fredrikas Nilsonas 1879 m. Atrado jo oksidą, skandiją, retųjų žemių mineralus gadolinitą ir eenenitą, o švedų chemikas Per Teodor Cleve, 1879 m. nustatė skandalą kaip hipotetinį ekaboroną. Skandžio randama nedidelėmis dalimis, paprastai mažiau nei 0,2 procento, daugelyje sunkiųjų lantanidų rūdų ir daugelyje alavo, urano ir volframo rūdų. Thortveititas (skandžio silikatas) yra vienintelis mineralas, kuriame yra didelis skandžio kiekis, apie 34 procentus, tačiau, deja, šis mineralas yra gana retas ir nėra svarbus skandžio šaltinis. Kosminis skandžio kiekis yra palyginti didelis. Nors tai tik maždaug 50-asis gausiausias elementas Žemėje (jo gausa panaši į berilio), jis yra maždaug 23-asis gausiausias elementas Saulėje.

Gamtoje skandis egzistuoja kaip vienas stabilus izotopas, skandis-45. Iš 25 (išskyrus branduolinius izomerus) radioaktyviųjų izotopų, kurių masė svyruoja nuo 36 iki 61, stabiliausias yra skandis-46 (pusinės eliminacijos laikas 83,79 dienos), o mažiausiai stabilus yra skandis-39 (pusinės eliminacijos laikas mažesnis nei 300 nanosekundžių).).

Skandis nuo kitų retųjų žemių yra atskirtas nusodinant netirpų kalio skandžio sulfatą arba ekstrahuojant skandžio tiocianatą dietilo eteriu. Pats metalas pirmą kartą buvo paruoštas 1938 m. Atliekant elektrolizę kalio, ličio ir skandžio chloridus eutektiniame mišinyje (ty mišinyje, kurio su šiais komponentais lydymosi temperatūra yra mažiausia). Dabar skandis gaminamas kaip šalutinis urano ekstrahavimo iš mineralinio davidito produktas, kuriame yra apie 0,02 proc. Skandžio oksido. Skandis egzistuoja dviem allotropinėmis (struktūrinėmis) formomis. Α fazė yra sandari šešiakampė, kai kambario temperatūroje yra = 3,3088 Å ir c = 5,2680 Å. Β fazė yra kūnas, orientuotas į kubą, kurio apskaičiuota a = 3,73 Å esant 1337 ° C (2,439 ° F).

Buvo sukurta tik keletas šio neįprasto pereinamojo metalo naudojimo būdų, daugiausia dėl riboto skandžio prieinamumo ir didelių išlaidų. Dėl mažo tankio ir aukšto lydymosi taško, jis gali būti naudojamas kaip lengvųjų metalų legiruotojas karinėms ir aukšto efektyvumo reikmėms. Svarbiausias skandžio panaudojimas yra lydinio priedas prie aliuminio lydinių, skirtų sporto reikmenims, ir didelio intensyvumo metalų halogenų lempose. Lydomas su aliuminiu ir aliuminio lydiniais, skandis riboja grūdų augimą aukštoje temperatūroje.

Skandžio chemija panašesnė į kitų retųjų žemių elementų oksidacijos būseną +3 nei į aliuminio ar titano. Tačiau kai kuri jo elgsena yra netipiška retiesiems žemėms, nes jos jonų spindulys yra žymiai mažesnis (1,66 Å 12 koordinatės numeriui), palyginti su retųjų žemių vidurkiu (1,82 Å 12 koordinatės numeriui). Dėl šios priežasties Sc ³⁺ jonas yra gana stipri rūgštis ir turi daug didesnę polinkį formuoti sudėtingus jonus.

Elemento savybės

atominis skaičius	21
atominis svoris	44.95591
lydymosi temperatūra	1.541 ° C (2.806 ° F)
virimo taškas	2 836 ° C (5 137 ° F)
specifinė gravitacija	2,989 (24 ° C arba 75 ° F)
oksidacijos būsena	+3
elektronų konfigūracija	[Ar] 3d ¹ 4s ²