Skandiy

Skandiy – atom raqami 21 bo‘lgan, to‘rtinchi davrning uchinchi guruhiga mansub element. Formulasi Sc. Oddiy modda shaklidagi skandiy biroz sarg‘ish tusga ega kumush rangli yengil metall. Metall skandiyning ikki xil kristall panjara shakliga ega turi mavjud. α-Sc magniydagi singari geksagonal panjara shakliga ega bo‘lsa, β-Sc esa kubik hajmli panjara strukturasiga ega. α↔β o‘tish harorati 1336 ℃. Skandiy siyrak yer elementlari yoki, boshqacha aytganda «Skandinaviya elementlari» turkumiga kiradi.

Kashf qilinishi va atama etimologiyasi.

Tabiatda skandiy elementi mavjudligini davriy qonunga binoan 1870-yilda Mendeleyev ilmiy taxmin (bashorat) qilgan edi. Oradan 9 yil o‘tib, ya’ni, 1879-yilda bu elementni shved Lars Nilson (1840-1899) tomonidan kashf qilingan. Element Skandinaviya yarim oroli sharafiga nomlangan.

 

Tabiatda tarqalganligi

Yer qobig‘idagi skandiyning o‘rtacha miqdori har tonnaga 10 grammdan to‘g‘ri keladi. Skandiy tarqoq element bo‘lib, asosan minerallar tarkibida uchraydi. Tarkibida ko‘p miqdorda skandiy tutadigan ikkita mineral mavjud bo‘lib, bular tortveytit (Sc,Y)₂SiO2 va sterrettit Sc[PO₄]·2H₂O minerallaridir. Tortveytit tarkibida 53,5% gacha skandiy oksidi bo‘ladi; sterrettitda esa bu ko‘rsatkich ko‘pi bilan 39% atrofida bo‘ladi. Bulardan tashqari, tarkibida muayyan miqdorda skandiy tutadigan yana 100 dan ortiq mineral turi mavjud. Xususan, samarskitda 0,45%, volframitda 0,4%, kassiteritda 0,2%, flyuoritda esa 1% gacha skandiy bo‘lishi mumkin. Berill mineralining batssit deb nomlanadigan turida 3-14% atrofida skandiy bo‘lishi mumkin. Dengiz suvidagi skandiy konsentratsiyasi 0,00004 mg/l deb baholangan.

Izotoplari

Skandiy monoizotop element bo‘lib tabiatda faqat skandiy-45 izotopi uchraydi. Shuningdek ushbu elementning 25 xil radioaktiv izotopi aniqlangan. Ular ichida nisbatan barqarori ⁴⁶Sc bo‘lib, 83,8 kunga teng yarim yemirilish davriga ega. ⁴⁶Sc 3,35 kun, ⁴⁸Sc esa 43,7 soat yarim yemirilish davriga ega bo‘ladi. Boshqa barcha radioizotoplarning yarim yemirilish davri to‘rt soatdan kam va ba’zilariniki hatto ikki daqiqaga ham bormaydi. Skandiy izotoplari 38 dan 62 gacha bo‘lgan atom og‘irligiga ega bo‘ladi.

 

Nuklid	Z(p)	N(n)	Izotop massasi (m.a.b.)	Parchalanish turi	Hosila izotop	Yarim yemirilish davri	Spin
	Qo‘zg‘atish energiyasi
39Sc	21	18	38.984790(26)	p	38Ca		7/2−
40Sc	21	19	39.977967(3)	β+, p, α	40Ca, 39K, 36Ar	182 ms	4−
41Sc	21	20	40.96925113(24)	β+	41Ca	596 ms	7/2−
42Sc	21	21	41.96551643(29)	β+	42Ca	681 ms	0+
43Sc	21	22	42.9611507(20)	β+	43Ca	3,89 soat	7/2−
44Sc	21	23	43.9594028(19)	β+	44Ca	3,97 soat	2+
45Sc	21	24	44.9559119(9)	barqaror			7/2−
46Sc	21	25	45.9551719(9)	β−	46Ti	83,7 kun	4+
47Sc	21	26	46.9524075(22)	β−	47Ti	3,3492 kun	7/2−
48Sc	21	27	47.952231(6)	β−	48Ti	43,67 soat	6+
49Sc	21	28	48.950024(4)	β−	49Ti	57,2 min	7/2−
50Sc	21	29	49.952188(17)	β−	50Ti	102,5 ms	5+
51Sc	21	30	50.953603(22)	β−	51Ti	12,4 s	7/2−
52Sc	21	31	51.95668(21)	β−	52Ti	8,2 s	3+
53Sc	21	32	52.95961(32)	β−	53Ti	2,4 s	7/2−
54Sc	21	33	53.96326(40)	β−, n	54Ti	260 ms	3+
55Sc	21	34	54.96824(79)	β−	55Ti	0,115 s	7/2−
56Sc	21	35	55.97287(75)	β−	56Ti	35 ms	1+
57Sc	21	36	56.97779(75)	β−	57Ti	13 ms	7/2−
58Sc	21	37	57.98371(86)	β−	58Ti	12 ms	3+
59Sc	21	38	58.98922(97)	β−, n	59Ti	10 ms	7/2-
60Sc	21	39	59.99571(97)	β−, n, 2n	60Ti	>620 nanosekund	3+
61Sc	21	40	61.001(600)	β−, n, 2n	61Ti	>620 nanosekund	7/2-

Fizik xossalari

Skandiy xiyol sarg‘ish tusga ega bo‘lgan kumush rangli yengil metall. Ikki xil kristall modifikatsiyasiga ega: α-Sc magniy tipidagi geksagonal panjarali bo‘lib, a=3,3085 Å; с=5,2680 Å; z=2 ko‘rsatkichlarga ega. β-Sc kubik hajmiy konsentratsiyalangan panjarali bo‘lib, ushbu ikki modifikatsiya orasidagi o‘tish harorati α↔β 1336 ℃ ga teng. Skandiy – yumshoq metall. 99,5 va undan yuqori soflikka ega bo‘lgan skandiyga mexanik ishlov berish oson.

Kimyoviy xossalari

Skandiyning kimyoviy xossalari alyuminiyga o‘xshaydi. Aksariyat birikmalarda skandiy +3 oksidlanish darajasi namoyon qiladi. Ochiq havoda sirti yupqa oksid plyonkasi bilan qoplanadi. Qizil cho‘g‘ ko‘rinishigacha qizdirilganda azot, fosfor, uglerod, hamda, kislorod bilan reaksiyaga kirishadi. Xona haroratida xlor, brom va yod bilan reaksiyaga kirishadi. Sc³⁺ ioni rangsiz, diamagnitik bo‘ladi. Skandiy gidrooksid amfoter modda bo‘ladi va kislotalarda ham, ishqorlarda ham eriydi. Skandiyning xloridi, bromidi, va yodidi suvda yaxshi eriydi. Lekin, skandiyning ftoridi va fosfati suvda erimaydi. Shuningdek, skandiyning +2, +1 va 0 oksidlanish darajasiga ega birikmalari ma’lum.

Olinishi va asosiy konlari

Skandiy tog‘ jinslari va minerallar tarkibida tarqoq holda sochilib ketgan element bo‘lib, yaxlit kon tarzida uchramaydi. Shu sababli ham, skandiy boshqa rudalar tarkibidan olinadi. Quyidagilar skandiy olishning asosiy manbalari hisoblanadi:

• Boksitlar – yiliga 71 million tonna atrofida qazib olinadi va unda o‘rtacha 710-1420 tonnagacha yo‘ldosh skandiy bo‘ladi;
• Uran rudasida – umumiy yillik 50 mln tonna hajmdan, taxminan 500 tonna atrofida skandiy bo‘ladi;
• Ilmenitlarda – yiliga 2 mln tonnada, o‘rtacha 40 tonna skandiy bo‘ladi;
• Volframitlarda – 30-70 tonnagacha;
• Kassiteritda – yiliga 200 ming tonna qazib olinadi va undan 20-25 tonna skandiy bo‘ladi;
• Sirkonlar – yillik qazib olish hajmi 100 ming tonna va 5-12 tonna skandiy tutadi.

Skandiy shuningdek toshko‘mir tarkibidan ham mavjud bo‘ladi va uni yoqishdan qolgan kul tarkibida qoladi. Biroq, toshko‘mir kulidan skandiy olish usuli hali unchalik rivojlanmagan va bu borada ilmiy ishlar hali davom etmoqda.

Hozirgi kunda jahon miqyosida skandiy ishlab chiqarilishi hajmi yiliga o‘rtacha yillik 15 tonna atrofida bo‘lib, yillik o‘sish taxminan 50% atrofida kuzatilmoqda. Asosiy skandiy ishlab chiqaruvchi davlatlar Ukraina (Jeltiye vodi koni), Xitoy (Bayan Obo koni), hamda, Rossiya (Kola yarim oroli) hisoblanadi. Shuningdek, Filippin, Qozog‘iston va AQSHning Nebraska shtatida oz miqdorda skandiy ishlab chiqarish konlari bor. Braziliya, Kanada va Avstraliyada ham skandiyga rudalar aniqlangan. Mo‘g‘ulistonda aniqlangan skandiy konlari esa istiqbolli loyiha sifatida qaralmoqda. Tarkibida eng ko‘p miqdorida skandiy bo‘lgan rudalar Madagaskar va Norvegiyada joylashgan. Skandiy ishlab chiqaruvchi davlatlar qatorida shuningdek, AQSH, Yaponiya, hamda Fransiya ham yetakchilik qiladi. Lekin, bu davlatlarda skandiy rudadan ajratib olish orqali emas, balki, ikkilamchi qayta ishlash orqali ishlab chiqariladi.

Barcha ishlab chiqaruvchilarda skandiyni avval ScO oksid ko‘rinishida olinadi. Ushbu oksid keyin skandiy ftoridga aylantiriladi va so‘ngra, metall kalsiy vositasida tiklanadi.

Skandiy nodir metallar turkumiga mansub bo‘lgani sababli, eng qimmat metallardan biri hisoblanadi. Joriy yil jahon bozorida 1 kg skandiy narxi 4000 AQSH dollarigacha baholangan. Narxning yuqori bo‘lishining asosiy omili taklifning kamligi va ishlab chiqarish hajmlarining chegaralanganligidir. 2010-yilda jahon bozorida skandiy yetishmovchiligi qayd qilingan va o‘shanda narx 1 kg uchun 15000 dollargacha ko‘tarilgan.

Qo‘llanilishi

Skandiy asosan metallurgiyada turli qotishmalarning bardoshliligini oshirish maqsadida, qo‘shimcha sifatida qo‘shish uchun ishlatiladi. Masalan, alyuminiy-magniy qotishmasiga atiga 0,4% skandiy qo‘shilsa, uning taranglikka chidamliligi 35% gacha ortadi. Xromga 0,3% miqdorda skandiy qo‘shilsa, uning oksidlanish harorati keskin ortadi va bunday xrom metalli 1290 ℃ dan keyingina oksidlanadi. Shuningdek, skandiyning turli materiallar, jumladan, keramik materiallarning yuqori haroratga chidamliligini oshirishda ahamiyati katta.

Skandiyning alyuminiy bilan qotishmalari pishiq material zarur bo‘lgan hollarda qo‘llaniladi. Masalan, sport velosiped va mototsikllarida konstruksiyada shunday qotishma qo‘llanilishi mumkin. Shuningdek, skandiy o‘ta qattiq materiallar olishda ishlatiladi. Superkompyuterlarda esa erish harorati 2450 ℃ bo‘lgan skandiy oksidi qo‘llanadi. Yoritish texnikasida ham ushbu elementning ahamiyati katta. Yuqori intensivlikka ega chiroqlar ishlab chiqarishda skandiyning Sc₂O₃ ko‘rinishidagi oksidi ishlatiladi. Bunday chiroqlar nuri Quyosh nuriga maksimal yaqin bo‘lgani uchun, sun’iy yoritish o‘ta zarur bo‘lgan hollarda, masalan, tungi tasvirga olish ishlarida katta foyda beradi. Bundan tashqari, skandiy olovbardosh materiallar tarkibida, ko‘p qatlamli rentgen ko‘zgulari ishlab chiqarishda, quyosh batareykalari tayyorlashda muhim xom-ashyo bo‘ladi.

Biologik ahamiyati

Skandiyning biologik ahamiyati aniqlanmagan.

Umumiy ma’lumotlar
Nomi	Skandiy;
Formulasi	Sc
Raqami	21;
Kashf etgan olimlar	Lars Nilson
Kashf etilgan sana	1879 yil,
Kashf etilgan davlat	Shvetsiya;
Atom xossalari
Atom raqami	44,9559  m.a.b. (g/mol);
Elektron konfiguratsiyasi	[Ar] 3d24s2
Atom radiusi	162 pm;
Kimyoviy xossalari
Elektrmanfiyligi	1,36 (poling shkalasi bo‘yicha);
Kovalent radiusi	144 pm
Ion radiusi	72,3 (+3e) pm
Elektrod potensiali	0 V
Oksidlanish darajasi	3;
Ionizatsiya energiyasi (birinchi elektron)	630,8 kJ/mol; (6,54 eV)
Termodinamik xossalari
Zichligi	2,99 g/sm3;
Erish harorati	1814 K; 1540 ℃
Qaynash harorati	3110 K; 2836 ℃
Issiqlik o‘tkazuvchanligi	(300 K) 15,8 Vt/(m·K);
Solishtirma erish issiqligi	15,8 kJ/mol
Solishtirma bug‘lanish issiqligi	332.7  kJ/mol
Molyar issiqlik sig‘imi	25,51 J/(mol·K)
Molyar hajmi	15,0 sm3/mol
Struktura panjarasi shakli	geksagonal
Panjara parametrlari	a=3,309 c=5,268 Å;
c/a nisbati	1,592

---