স্ক্যান্ডিয়াম (Sc): ধর্ম, বিক্রিয়া এবং ব্যবহার - পরীক্ষার নির্দেশিকা

স্ক্যান্ডিয়াম (Sc) একটি রূপালী-সাদা ধাতব মৌল, যা পর্যায় সারণীর প্রথম অবস্থান্তর ধাতু। পৃথিবীর ভূত্বকে এর তুলনামূলক প্রাচুর্য (সীসার সাথে তুলনীয়) থাকা সত্ত্বেও, এটি ঘনসন্নিবিষ্ট জমাতে খুব কমই পাওয়া যায়, যার ফলে এটি নিষ্কাশন করা কঠিন এবং ব্যয়বহুল। এর অনন্য ধর্মাবলী, বিশেষ করে এর কম ঘনত্ব এবং উচ্চ গলনাঙ্ক, বিশেষ প্রয়োগগুলিতে উল্লেখযোগ্য সুবিধা প্রদান করে।

সিবিএসই/জেইই দ্রুত রিভিশন নোট

প্রতীক: Sc
পারমাণবিক সংখ্যা: 21
পারমাণবিক ভর: 44.956 g/mol
শ্রেণী (Group): 3
পর্যায় (Period): 4
ব্লক: d-ব্লক (অবস্থান্তর মৌল)
প্রকৃতি: ধাতব, রূপালী-সাদা, নরম
সাধারণ জারণ অবস্থা: +3 (এর যৌগগুলিতে শুধুমাত্র একটি স্থিতিশীল জারণ অবস্থা প্রদর্শন করে, যা Group 3-এর প্রথম মৌলের বৈশিষ্ট্য)।
গলনাঙ্ক: 1541 \text{°C} (1814 K)
ঘনত্ব: 2.985 g/cm³
শ্রেণীবিন্যাস: ল্যান্থানাইডগুলির সাথে এর অনুরূপ রাসায়নিক ধর্মের কারণে প্রায়শই বিরল মৃত্তিকা মৌলগুলির সাথে যুক্ত থাকে।

ইলেকট্রন বিন্যাস ও বন্ধন আচরণ

ভূমি-অবস্থা ইলেকট্রন বিন্যাস: [Ar] 3d¹ 4s²
যোজ্যতা ইলেকট্রন: 3 (একটি 3d এবং দুটি 4s ইলেকট্রন)।
আয়নকরণ: স্ক্যান্ডিয়াম সহজে এর তিনটি যোজ্যতা ইলেকট্রন (একটি 3d ইলেকট্রন এবং দুটি 4s ইলেকট্রন) ত্যাগ করে একটি স্থিতিশীল নিষ্ক্রিয় গ্যাসের বিন্যাস (আর্গন বিন্যাস) অর্জন করে।
সাধারণ জারণ অবস্থা: প্রধান এবং প্রায় একচেটিয়া জারণ অবস্থা হল +3। এর কারণ হল তৃতীয় ইলেকট্রন অপসারণের জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি (3d অরবিটাল থেকে) তুলনামূলকভাবে কম, যার ফলে একটি স্থিতিশীল Sc³⁺ আয়ন তৈরি হয়।
বন্ধন: Sc³⁺-এর উচ্চ তড়িৎধনাত্মকতার কারণে প্রাথমিকভাবে আয়নিক যৌগ গঠন করে। অত্যন্ত তড়িৎঋণাত্মক মৌলগুলির সাথে কিছু যৌগে সমযোজী বৈশিষ্ট্য পরিলক্ষিত হতে পারে।
চৌম্বকীয় ধর্ম: Sc³⁺ আয়নের একটি [Ar] বিন্যাস রয়েছে (0টি অযুগ্ম ইলেকট্রন), যা এটিকে ডায়াচুম্বকীয় করে তোলে। একটি অযুগ্ম 3d ইলেকট্রনের উপস্থিতির কারণে মৌলিক স্ক্যান্ডিয়াম প্যারাম্যাগনেটিক।

গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক বিক্রিয়া

স্ক্যান্ডিয়াম একটি প্রতিক্রিয়াশীল ধাতু, যদিও ক্ষার ধাতু এবং ক্ষারীয় মৃত্তিকা ধাতুর চেয়ে কম প্রতিক্রিয়াশীল।

বায়ু/অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া

স্ক্যান্ডিয়াম বায়ুতে মলিন হয় এবং উচ্চ তাপমাত্রায় সহজে জ্বলে স্ক্যান্ডিয়াম(III) অক্সাইড গঠন করে।

4Sc(s) + 3O₂(g) → 2Sc₂O₃(s)

অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া

স্ক্যান্ডিয়াম বেশিরভাগ লঘু অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে স্ক্যান্ডিয়াম(III) লবণ এবং হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন করে।

2Sc(s) + 6HCl(aq) → 2ScCl₃(aq) + 3H₂(g) 2Sc(s) + 3H₂SO₄(aq) → Sc₂(SO₄)₃(aq) + 3H₂(g)

হ্যালোজেনের সাথে বিক্রিয়া

স্ক্যান্ডিয়াম হ্যালোজেনের সাথে প্রবলভাবে বিক্রিয়া করে স্ক্যান্ডিয়াম(III) হ্যালাইড গঠন করে।

2Sc(s) + 3F₂(g) → 2ScF₃(s) 2Sc(s) + 3Cl₂(g) → 2ScCl₃(s)

জলের সাথে বিক্রিয়া

স্ক্যান্ডিয়াম ঠান্ডা জলের সাথে ধীরে ধীরে এবং বাষ্পের সাথে দ্রুত বিক্রিয়া করে স্ক্যান্ডিয়াম(III) হাইড্রোক্সাইড এবং হাইড্রোজেন গ্যাস উৎপন্ন করে।

2Sc(s) + 6H₂O(l) → 2Sc(OH)₃(s) + 3H₂(g) (ঠান্ডা জলের সাথে ধীর বিক্রিয়া)

স্ক্যান্ডিয়াম হাইড্রাইড গঠন

স্ক্যান্ডিয়াম উচ্চ তাপমাত্রায় হাইড্রোজেনের সাথে বিক্রিয়া করে একটি নন-স্টোইচিওমেট্রিক হাইড্রাইড গঠন করে।

2Sc(s) + xH₂(g) → 2ScHₓ(s) (যেখানে x \approx 1.5-2)

শিল্পগত এবং জৈবিক গুরুত্ব

শিল্পগত গুরুত্ব

মহাকাশযান সংকর ধাতু: স্ক্যান্ডিয়াম মূলত হালকা, উচ্চ-শক্তির স্ক্যান্ডিয়াম-অ্যালুমিনিয়াম সংকর ধাতুগুলিতে ব্যবহৃত হয়। এই সংকর ধাতুগুলি তাদের উচ্চ শক্তি-থেকে-ওজন অনুপাত এবং উন্নত নমনীয়তার কারণে বিমান যন্ত্রাংশ, ক্ষেপণাস্ত্রের যন্ত্রাংশ এবং উচ্চ-পারফরম্যান্স স্পোর্টিং পণ্যগুলির জন্য মহাকাশ শিল্পে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
উচ্চ-তীব্রতার ডিসচার্জ ল্যাম্প: পারদ বাষ্পের বাতিতে স্ক্যান্ডিয়াম আয়োডাইড যুক্ত করা হয় উচ্চ-দক্ষতা সম্পন্ন, সূর্যের আলোর মতো আলোকসজ্জা তৈরি করতে, বিশেষ করে স্টেডিয়াম এবং স্টুডিওর আলোতে।
সলিড অক্সাইড ফুয়েল সেল (SOFCs): স্ক্যান্ডিয়াম-স্থিতিশীল জিরকোনিয়া (ScSZ) SOFCs-এর জন্য একটি উচ্চ-পারফরম্যান্স ইলেক্ট্রোলাইট উপাদান হিসাবে কাজ করে কারণ ইট্রিয়া-স্থিতিশীল জিরকোনিয়ার তুলনায় এর আয়নিক পরিবাহিতা উন্নত।
তেল পরিশোধনে ট্রেসার: তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ স্ক্যান্ডিয়াম-46 (⁴⁶Sc) তেল পরিশোধনাগারগুলিতে পেট্রোলিয়াম পণ্যের প্রবাহ নিরীক্ষণের জন্য ট্রেসার হিসাবে ব্যবহৃত হয়।
গবেষণা প্রয়োগ: স্ক্যান্ডিয়াম বিভিন্ন গবেষণা প্রয়োগে ব্যবহৃত হয়, যার মধ্যে বিশেষায়িত লেজার উৎপাদন এবং নির্দিষ্ট সুপারকন্ডাক্টিং পদার্থ রয়েছে।

জৈবিক গুরুত্ব

মানুষ বা অন্যান্য জীবদেহে স্ক্যান্ডিয়ামের কোনো অপরিহার্য জৈবিক ভূমিকা জানা যায় না।
এটি সাধারণত এর মৌলিক এবং সাধারণ আয়নিক রূপে অবিষাক্ত বলে বিবেচিত হয়, যদিও এর বিরলতা এবং কম এক্সপোজারের কারণে এর জৈবিক প্রভাব সম্পর্কে ব্যাপক গবেষণা সীমিত।
উদ্ভিদ এবং প্রাণীতে সামান্য পরিমাণে পাওয়া যেতে পারে তবে বিপাকীয়ভাবে সক্রিয় নয়।