स्कैंडियम (Sc) - परमाणु संरचना और गुणधर्म

परमाणु मॉडल विवरण

स्कैंडियम (Sc) आवर्त सारणी में d-ब्लॉक का पहला तत्व है, जो समूह 3 और आवर्त 4 से संबंधित है।

• परमाणु क्रमांक (Z): 21
  • नाभिक में 21 प्रोटॉन की उपस्थिति दर्शाता है।
  • एक उदासीन स्कैंडियम परमाणु में, 21 इलेक्ट्रॉन होते हैं।
• द्रव्यमान संख्या (A): सबसे स्थिर और सामान्य समस्थानिक, स्कैंडियम-45 ($^\{45\}\text\{Sc\}$), की द्रव्यमान संख्या 45 है।
• न्यूट्रॉन: $^\{45\}\text\{Sc\}$ के लिए, न्यूट्रॉन की संख्या A - Z = 45 - 21 = 24 है।
• परमाणु आकार:
  • धात्विक त्रिज्या: लगभग 162 pm (पिकोमीटर)। यह मान एक धात्विक क्रिस्टल जालक में परमाणु के आकार को दर्शाता है।

इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और कोश आरेख निरूपण

• मूल अवस्था इलेक्ट्रॉनिक विन्यास (पूर्ण): $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^1 4s^2$

• मूल अवस्था इलेक्ट्रॉनिक विन्यास (संक्षिप्त): $[\text\{Ar\}] 3d^1 4s^2$

  • $[\text\{Ar\}]$ आर्गन के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास ($1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$) को दर्शाता है।

• कोश आरेख निरूपण (पाठ में):

  • K-कोश (n=1): 2 इलेक्ट्रॉन ($1s^2$)
  • L-कोश (n=2): 8 इलेक्ट्रॉन ($2s^2 2p^6$)
  • M-कोश (n=3): 9 इलेक्ट्रॉन ($3s^2 3p^6 3d^1$)
  • N-कोश (n=4): 2 इलेक्ट्रॉन ($4s^2$)

  यह वितरण दर्शाता है कि स्कैंडियम के सबसे बाहरी (N) कोश में दो संयोजकता इलेक्ट्रॉन हैं, और उप-अंतिम (M) 3d उपकोश में एक इलेक्ट्रॉन है।

आवर्त प्रवृत्तियाँ

आयनन एन्थैल्पी (एक इलेक्ट्रॉन निकालने के लिए आवश्यक ऊर्जा)

• प्रथम आयनन एन्थैल्पी ($\Delta H_\{i1\}$): 633.1 kJ/mol
  • यह $4s$ उपकोश से एक इलेक्ट्रॉन को हटाने के अनुरूप है।
• द्वितीय आयनन एन्थैल्पी ($\Delta H_\{i2\}$): 1235 kJ/mol
  • यह $4s$ उपकोश से दूसरे इलेक्ट्रॉन को हटाने के अनुरूप है।
• तृतीय आयनन एन्थैल्पी ($\Delta H_\{i3\}$): 2389 kJ/mol
  • यह $3d$ उपकोश से इलेक्ट्रॉन को हटाने के अनुरूप है।
  • $\Delta H_\{i3\}$ से $\Delta H_\{i4\}$ में अपेक्षाकृत बड़ी उछाल (लगभग 7091 kJ/mol, आमतौर पर हाई स्कूल के लिए आवश्यक नहीं है लेकिन संदर्भ के लिए) तीन संयोजकता इलेक्ट्रॉन ($4s^2 3d^1$) खोने के बाद उत्कृष्ट गैस कोर की स्थिरता को दर्शाती है।

विद्युत् ऋणात्मकता (पॉलिंग पैमाना)

• विद्युत् ऋणात्मकता: 1.36
  • स्कैंडियम एक विद्युत् धनात्मक तत्व है, जो धातुओं की विशेषता है, और आसानी से धनात्मक आयन बनाता है।

इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी (जब एक इलेक्ट्रॉन जोड़ा जाता है तो ऊर्जा परिवर्तन)

• इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी ($\Delta H_\{eg\}$): -18 kJ/mol (ऊष्माक्षेपी)
  • यह एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन को स्वीकार करने की थोड़ी प्रवृत्ति को इंगित करता है, हालांकि यह धातुओं के लिए एक प्रमुख विशेषता नहीं है।

परमाणु त्रिज्या

• धात्विक त्रिज्या: 162 pm
• आयनिक त्रिज्या (Sc$^\{3+\}$ आयन के लिए): लगभग 74.5 pm
  • Sc$^\{3+\}$ आयन बनाने पर आकार में महत्वपूर्ण कमी तीनों संयोजकता इलेक्ट्रॉनों के नुकसान और छोटे उत्कृष्ट गैस कोर के अनावरण के कारण होती है।

प्रमुख भौतिक गुणधर्म

• घनत्व: 2.99 g/cm$^3$ 25 °C पर
  • संक्रमण धातु के लिए अपेक्षाकृत कम घनत्व।
• कमरे के तापमान (25 °C) पर अवस्था: ठोस
• रंग: चाँदी जैसा सफेद धातु (हवा के संपर्क में आने पर पीला या गुलाबी रंग का हो जाता है)।
• गलनांक (MP): 1541 °C (1814 K)
• क्वथनांक (BP): 2836 °C (3109 K)