خصائص سكانديوم الكيميائية (25 حقيقة يجب أن تعرفها)


Sc أو Scandium هو العنصر المعدني الانتقالي لعنصر الكتلة d الذي له مدار ثلاثي الأبعاد مملوء جزئيًا. دعونا نشرح عن سكانديوم بالتفصيل.

سكانديوم لها خواص كيميائية وفيزيائية تشبه إلى حد بعيد متجانساتها المعدنية الانتقالية الأثقل. إنه موجود في معظم مركبات اليورانيوم وهو أيضًا معدن أرضي نادر مثل اللانثانيدات. إنه ناعم ويحدث في الدول الاسكندنافية ويظهر باللون الفضي.

يتغير لونه إلى الأصفر أو الوردي قليلاً عند تعرضه للهواء. يحترق سكانديوم بسهولة عندما يشتعل. يتفاعل مع الماء لتكوين غاز الهيدروجين وسوف يذوب في العديد من الأحماض. الآن سنناقش الخصائص الكيميائية الأساسية لـ Scandium مع شرح مناسب في المقالة التالية.

1. رمز سكانديوم

للتعبير عن العنصر باستخدام حرف أو حرفين من الأبجدية الإنجليزية أو اللاتينية للاسم الكيميائي. دعونا نتوقع الرمز الذري لسكانديوم.

"Sc" هو الرمز الذري لـ Scandium حيث يبدأ اسم العنصر بالحرف S في الأبجدية الإنجليزية ولكن الحرف S مأخوذ بالفعل للمجموعة 16th عنصر الكبريت ، لذلك نستخدم أول حرفين من التهجئة Scandium مثل "Sc" بدلاً من الحرف الأول لتمييز العنصر.

رمز سكانديوم الذري

2. مجموعة سكانديوم في الجدول الدوري

يشار إلى الخطوط أو الأعمدة العمودية في الجدول الدوري على أنها مجموعة خاصة من الجدول الدوري. دعونا نتوقع مجموعة سكانديوم في الجدول الدوري.

يتم وضع Sc في 3rd سلسلة عمودية للجدول الدوري بعددها الذري بواسطة مندليف. إذن فهي 3rd عنصر المجموعة ، أو في الجدول الدوري الحديث يتم وضعه في المجموعة IIB ، ويتم تمييزه في جدول هطول الأمطار.

3. فترة سكانديوم في الجدول الدوري

يُطلق على الخط أو الصف الأفقي للجدول الدوري حيث يتم وضع كل عنصر حسب آخر رقم كمي له مبدأ الفترة. الآن توقع فترة البوتاسيوم.

يتم وضع Ba في 4th الفترة حيث تحتوي على أكثر من 18 إلكترونًا ، والتي يتم وضعها في ما سبق 3rd الفترة ، وبالتالي فإن الإلكترونات الثلاثة المتبقية ، يتم وضعها في الفترة الرابعة ، والتي هي في فترة عنصر الانتقال من الجدول الدوري. كما 4th الفترة تتكون من سلسلة انتقالية من 10 عناصر.

4. كتلة سكانديوم في الجدول الدوري

يُطلق على المدار حيث توجد إلكترونات التكافؤ للعنصر كتلة الجدول الدوري. دعونا نتوقع كتلة البوتاسيوم.

ينتمي سكانديوم إلى عنصر d block حيث توجد إلكترونات التكافؤ في مداره ثلاثي الأبعاد ، حيث إنه معدن انتقالي مثل الحديد. يحتوي على مدارات s و p و d أيضًا ولكن المدار الخارجي لـ Sc هو d من 3 رقم كم أساسي ، لذلك فهو عنصر d-block.

5. عدد سكانديوم الذري

تُعرف قيمة Z بالرقم الذري ، في الواقع ، يُطلق على العدد الإجمالي للإلكترونات الرقم الذري. دعونا نجد الأعداد الذرية من سكانديوم.

العدد الذري الإجمالي لـ Scandium هو 21 مما يعني أنه يحتوي على 21 إلكترونًا وبروتونات لأننا نعلم أن عدد البروتونات يساوي دائمًا عدد الإلكترونات ولهذا السبب تصبح محايدة بسبب تحييد الشحنات المتساوية والمتقابلة.

6. الوزن الذري سكانديوم

تسمى كتلة العنصر بالوزن الذي يتم قياسه وفقًا لبعض القيم المعيارية. دعونا نحسب الوزن الذري لسكانديوم.

الوزن الذري لـ Scandium هو 44 على مقياس 12C ، مما يعني أن الوزن الذري للكربون هو 44/12th جزء. لكن القيمة الفعلية هي 44.95 ، وهي القيمة المتوسطة لنظائر سكانديوم المختلفة.

7. سكانديوم الكهربية حسب بولنج

Pauling الكهربية هي القدرة على جذب أي عنصر آخر لتلك الذرة المعينة. دعونا نتوقع الكهربية في سكانديوم.

تبلغ القدرة الكهربية لبولينج 1.36 لـ Sc ، مما يعني أنها أكثر قابلية للكهرباء وأقل كهرسلبية لأن قيمتها أكبر من 1. لذلك ، لديها قدرة أقل على جذب أي عنصر آخر مثل العناصر الانتقالية الأخرى وتشكيل كاتيونات عالية الشحنة.

8. سكانديوم الكثافة الذرية

يسمى عدد الذرات لكل وحدة حجم لأي ذرة بالكثافة الذرية لذلك العنصر المعني. دعونا نحسب الكثافة الذرية لل سكانديوم.

تبلغ الكثافة الذرية لسكانديوم 2.98 جم / سم3 مما يعني أن وزن الذرات لكل وحدة حجم من Sc يُحسب على أنه 2.98. الوزن الذري مقسوم على قيمة الحجم القياسي للعنصر على قيمة Avagardo البالغة 22.4 لتر في STP.

  • الكثافة الذرية = الكتلة الذرية / الحجم الذري هي الصيغة الأساسية لحساب الكثافة
  • تبلغ الكتلة الذرية أو وزن ذرة سكانديوم 44.95 جم
  • يبلغ حجم جزيء سكانديوم 22.4 لترًا عند STP وفقًا لحساب Avogardo 
  • إذن ، الكثافة الذرية لذرة سكانديوم هي 44.95 / (22.4) = 2.006 جم / سم3

9. نقطة انصهار سكانديوم

يسمى التغيير إلى الحالة السائلة من الحالة الصلبة عند درجة حرارة معينة نقطة الانصهار لهذا العنصر المعين. دعونا نجد نقطة انصهار ذرة سكانديوم.

درجة انصهار ذرة سكانديوم هي 15410 درجة حرارة C أو 1814K لأن Sc لها شبكة سداسية الشكل ومعبأة في شكل بلوري عندما تكون في حالة صلبة وتحتاج إلى طاقة أكبر لكسر تلك البلورة ، لذلك لديها نقطة انصهار أعلى مثل المعادن الانتقالية الأخرى.

10. درجة الغليان سكانديوم

عندما يصبح ضغط بخار عنصر ما مساويًا لضغطه الجوي ، تسمى نقطة الغليان. دعونا نجد نقطة غليان سكانديوم.

درجة غليان ذرة سكانديوم هي 28360 C أو 3109K لأنه يحتوي على درجة انصهار أعلى ، لذا فهو يحتاج إلى طاقة أكثر من نقطة الانصهار للغليان. إذا كان العنصر غير موجود في شكل سائل ، فلا يمكن غليه. كما أنه عنصر معدني لذا فهو بحاجة إلى مزيد من الطاقة لحالته الغازية.

إن قوة جذب van der Waal وقوة تشتت لندن عالية جدًا بالنسبة لـ Sc ، لذلك فهي تحتاج إلى المزيد من الطاقة لتغلي في المرحلة السائلة. يتم تعبئة المعادن بشكل وثيق ولهذا السبب ، ستكون هناك حاجة إلى مزيد من الطاقة للذوبان أو الغليان.

11. سكانديوم فان دير فال نصف قطرها؟

نصف قطر فان دير وال هو المسافة بين مركز المجالين الذريين المرتبطين ببعضهما البعض. دعونا نجد نصف قطر سكانديوم فان دير وال.

يوفر نصف قطر فان دير وال بالنسبة إلى Sc هو 230 م حيث يحتوي على مدار ثلاثي الأبعاد وللمدار ثلاثي الأبعاد تأثير تدريع على النواة للإلكترونات الخارجية. لذلك ، لديها نواة أكبر جاذبية نحو الغلاف الخارجي وسيقل نصف القطر لأن المدار ثلاثي الأبعاد يخضع لتأثير تدريع ضعيف.

  • يتم حساب نصف قطر فان دير وال بالصيغة الرياضية مع الأخذ في الاعتبار المسافة بين ذرتين ، حيث تكون الذرات هي الكرة في الشكل.
  • نصف قطر فان دير وال هو ، Rv = دAA / 2
  • حيث RV لتقف على نصف قطر فان وال لجزيء الشكل الكروي
  • dAA هي المسافة بين مجالين متجاورين من الجزيء الذري أو مجموع نصف قطر سو لاثنين من الذرات

12. نصف قطر سكانديوم الأيوني

يسمى مجموع الكاتيون والأنيون نصف القطر الأيوني للعنصر. دعونا نجد نصف القطر الأيوني للاسكنديوم.

نصف القطر الأيوني لـ Sc هو نفس نصف قطر van der Waal وهو 230 م ، لأنه في الشكل الأيوني له نفس القيمة الأيونية.

13. نظائر سكانديوم

تسمى العناصر التي لها نفس عدد الإلكترونات ولكن بأعداد كتلة مختلفة نظائر العنصر الأصلي. دعونا نناقش نظائر سكانديوم.

سكانديوم لديه 35 نظير بناءً على أرقامهم النيوترونية المدرجة أدناه

  • 39Sc
  • 40Sc
  • 41Sc
  • 42Sc
  • 42mSc
  • 43Sc
  • 43m1Sc
  • 43m2Sc
  • 44Sc
  • 44m1Sc
  • 44m2Sc
  • 44m3Sc
  • 45Sc
  • 45mSc
  • 46Sc
  • 46m1Sc
  • 46m2Sc
  • 47Sc
  • 47mSc
  • 47Sc
  • 49Sc
  • 50Sc
  • 50mSc
  • 51Sc
  • 52Sc
  • 53Sc
  • 54Sc
  • 54mSc
  • 55Sc
  • 56Sc
  • 57Sc
  • 58Sc
  • 59Sc
  • 60Sc
  • 61Sc

هنا تتم مناقشة النظائر المستقرة فقط أدناه من بين تلك النظائر في القسم أدناه.

النظائرطبيعي
وفرة
نصف الحياةينبعث منها
الجسيمات
رقم
النيوترون
44m2Sc  اصطناعي58.61
ساعة
€ ، γ23
45Sc  100%مستقرN / A24
46Scاصطناعي83.79
أيام
Β ، γ25
47Scاصطناعي80.38
ساعة
Β ، γ26
47Scاصطناعي43.67
ساعة
Β ، γ27
نظائر سكانديوم

خمسة نظائر فقط مستقرة من بين جميع النظائر ، لذلك فهي تنبعث منها أيضًا أي جسيمات مشعة. 45Sc هو نظير طبيعي من سكانديوم بين الجميع ويتم تحضير البقية صناعياً.

14. قذيفة الإلكترونية سكانديوم

تسمى القشرة المحيطة بالنواة حسب الرقم الكمي الرئيسي وتحمل الإلكترونات غلافًا إلكترونيًا. دعونا نناقش الغلاف الإلكتروني لسكانديوم.

عدد الأصداف الإلكترونية لـ Scandium حول النواة هو s و p و d المدارات. نظرًا لأنه يحتوي على أكثر من 18 إلكترونًا ولترتيب 21 إلكترونًا ، فإنه يحتاج إلى مدارات 1s و 2s و 2 p و 3 s و 3 p و 3 d و 4 s. إذن ، توزيع الغلاف الإلكتروني لـ Scandium هو 2 2 6 2 6 2 1.

15. تكوينات الإلكترون سكانديوم

وفقًا لقاعدة Hund ، يتم توزيع الإلكترونات على المدارات المعنية والتي تُعرف باسم التكوينات الإلكترونية. دعونا نناقش التكوين الإلكتروني لـ Scandium.

وفقًا حكم هوند ومبدأ Aufbau ، التكوين الإلكتروني الدقيق لـ Sc هو 1s22s22p63s23p6 3d14s2 لأنه يحتوي على 21 إلكترونًا. لملء جميع الإلكترونات الـ 21 وفقًا لقاعدتين أعلاه ، نحتاج إلى تلك الإلكترونات التي تحتاج إلى مدارات s و p و d لها 1st,2nd، 3الثالثة، and4th المدارات.

  • بسبب تبادل الطاقة ، تدخل الإلكترونات أولاً في مدار 4 ثوانٍ ثم ثلاثي الأبعاد.
  • حيث يشير الرقم الأول إلى الرقم الكمي الرئيسي
  • الحرف مداري ورقم اللاحقة هو عدد الإلكترونات.
  • لكن العديد من العناصر لها أعداد كمومية أساسية أكثر اعتمادًا على عدد الإلكترونات.
  • يحتوي Ar على 18 إلكترونًا ، لذا فإن الإلكترونات المتبقية موجودة بعد تكوين الغازات النبيلة.
  • لذلك ، يُشار إليه بـ [Ar] 4s23d1.

16. طاقة سكانديوم من التأين الأول

الطاقة مطلوبة لإزالة الإلكترونات من مدار التكافؤ من حالة الأكسدة الصفرية. دعونا نتوقع أول تأين للاسكنديوم.

قيمة التأين الأولى لـ Sc هي 633.1 KJ / mol لأنه تمت إزالة الإلكترون من المدار 4s المملوء ويخضع المدار 4s لتأثير تدريع أقل ، وبالتالي فإن الطاقة المطلوبة لإزالة الإلكترون من 4s أقل من المدار الآخر لـ الشوري. وفقًا لطاقة التبادل ، تتم إزالة الإلكترونات أيضًا من مدار 4 ثانية أولاً.

بالنسبة لعنصر آخر ، تتم إزالة الإلكترونات من المدارات p أو d أو f اعتمادًا على تكوينها الإلكتروني ومدار التكافؤ الأخير.

17. طاقة سكانديوم من التأين الثاني

الطاقة مطلوبة لإزالة إلكترون واحد من المدار المتاح من حالة الأكسدة +1. دعونا نرى التأين الثاني للاسكنديوم.

التأين الثاني الطاقة اللازمة لهذه العملية هو 1235 كيلو جول / مول الذي حدث لـ Sc من مداره 4s ، حيث الإلكترونات المتبقية بعد 1st ستتم إزالة التأين. لذلك ، عندما تتم إزالة الإلكترون من الحالة المثارة ، فإنه يتطلب طاقة أعلى من سابقه.

بشكل عام ، 2nd طاقة التأين أكبر من 1st طاقة التأين لأنها تحدث من حالة أكثر إثارة أو من المدار الداخلي.

18. طاقة سكانديوم من التأين الثالث

إزالة الإلكترونات الثالثة من المدار الخارجي أو المداري قبل النهائي لعنصر له حالة أكسدة +2. دعونا نتوقع التأين الثالث للاسكنديوم.

طاقة التأين الثالثة لـ Sc هي 2388.6 KJ / mol لأن التأين الثالث يحدث من المدار ثلاثي الأبعاد المملوء جزئيًا. نظرًا لتأثير التدريع الضعيف وتبادل الطاقة ثلاثي الأبعاد ، فإن جاذبية النواة على الإلكترون الخارجي ستكون عالية جدًا وتتطلب قدرًا أكبر من الطاقة لإزالة الإلكترونات.

بالنسبة لأي معدن انتقالي ، تكون طاقة التأين الثالثة أعلى بشكل غير طبيعي من السابقة.

19. الدول أكسدة سكانديوم

أثناء تكوين الرابطة ، تسمى الشحنة التي تظهر على العنصر حالة الأكسدة. دعونا نتوقع حالة أكسدة الروبيديوم.

+1 ، +2 ، +3 أو حتى 0 حالات أكسدة متاحة لـ Sc. بسبب تبادل الطاقة ، فإن 4s تتصرف كقشرة تكافؤ وإزالة إلكترونين أمر سهل بسبب تأثير التدريع ، فإن إزالة إلكترون واحد من ثلاثي الأبعاد أمر مناسب أيضًا.

20. رقم سكانديوم كاس

رقم CAS أو تسجيل CAS لأي عنصر لتحديد العنصر الفريد. اسمحوا لنا أن نعرف رقم CAS من سكانديوم.

رقم CAS من سكانديوم هو 7440-20-2 التي تقدمها خدمة الملخصات الكيميائية. والذي يختلف عن رقم CAS للعنصر الآخر.

رقم CAS لـ Ra فريد ولا يتطابق مع رقم CAS الخاص بالعنصر الآخر.

21. سكانديوم كيم سبايدر آي دي

معرف Chem Spider ID هو رقم معين لعنصر معين تقدمه الجمعية الملكية للعلوم لتحديده من خلال شخصيته. دعونا نناقشها لسكانديوم.

22392 هو Chem Spider ID لـ Scandium التي قدمتها RSC (الجمعية الملكية للكيمياء). باستخدام هذا الرقم يمكننا تقييم جميع البيانات الكيميائية المتعلقة بذرة البوتاسيوم. مثل رقم CAS ، فهو مختلف أيضًا لجميع العناصر.

22. أشكال سكانديوم المتآصلة

Allotropes هي نفس الخصائص الكيميائية ولكنها تختلف في الخصائص الفيزيائية. دعونا نناقش الشكل المتآصل من سكانديوم.

ليس لدى Sc أي شكل تآصلي مثل المعادن الانتقالية الأخرى لأنها لا تستطيع إظهار خاصية catenation مثل عناصر الكربون.

23. التصنيف الإسكندنافي الكيميائي

التصنيف الكيميائي هو العنصر المصنف بطبيعته التفاعلية أو أنها تسبب مخاطر على جسم الإنسان. دعنا نعرف التصنيف الكيميائي لـ Scandium.

تصنف سكانديوم إلى الفئات التالية ،

  • Sc هو عنصر انتقالي
  • يصنف Sc أيضًا على أنه معدن أرضي نادر
  • تصنف Sc على أنها تفاعلية بناءً على اتجاه رد الفعل
  • الشوري هو أكثر مرونة وتحمل الكهرباء حسب التوصيل الكهربائي.

24. حالة سكانديوم في درجة حرارة الغرفة

أي حالة يمكن أن يوجد عنصر ما في درجة حرارة الغرفة ويسمى الضغط القياسي الحالة الفيزيائية لتلك الذرة المعينة. دعونا نتوقع حالة رع في درجة حرارة الغرفة.

توجد سكانديوم في حالة صلبة في درجة حرارة الغرفة لأنها تحتوي على شبكة بلورية تتبناها في الهيكل السداسي ، حيث تكون قوة جذب فان دير وال عالية جدًا. أيضًا ، الطبقات موجودة فوق بعضها البعض ، لذا فهي ناعمة بطبيعتها.

25. هل سكانديوم مغناطيسي؟

اتجاه المغنطة في اتجاه المجال المغناطيسي. دعونا نرى ما إذا كان سكانديوم مغناطيسيًا أم لا.

سكانديوم ذات طبيعة مغناطيسية بسبب وجود إلكترون واحد غير مزدوج في التكافؤ أو المدار الخارجي ثلاثي الأبعاد وستكون القيمة المغناطيسية 3 BM وهي قيمة مغناطيسية تدور فقط. لها قيمة حساسية مغناطيسية مولارية + 315.0 × 10-6 cm3/ مول.

في الختام

Sc هو عنصر معدني انتقالي ثلاثي الأبعاد ، نظرًا لوجود إلكترون واحد غير مزدوج ، فإنه يخضع لاستطالة Jann-Teller في هندسته. يمكن أن تشكل العديد من المركبات العضوية المعدنية ، وبسبب انخفاض الإلكترون ، يمكن أن ترتبط مع رابطة صلبة يمكن أن تكون مانحة سيجما وكذلك متبرع.

بيسواروب شاندرا داي

مرحبًا ...... أنا بيسواروب شاندرا داي ، لقد أكملت الماجستير في الكيمياء. تخصصي هو الكيمياء غير العضوية. الكيمياء لا تدور حول القراءة سطراً بسطر والحفظ ، إنه مفهوم يجب فهمه بطريقة سهلة وهنا أشارككم مفهوم الكيمياء الذي أتعلمه لأن المعرفة تستحق مشاركتها.

آخر المقالات

رابط لخصائص البوتاسيوم الكيميائية (25 حقيقة يجب أن تعرفها)

الخصائص الكيميائية للبوتاسيوم (25 حقيقة يجب أن تعرفها)

K أو البوتاسيوم هو فلز قلوي للكتلة s له ذرة أحادية الذرة معبر عنها في شكل واحد. سنناقش البوتاسيوم بالتفصيل. K هو العنصر التالي للصوديوم وله نفس المادة الفيزيائية تقريبًا ...