स्कॅन्डियमची ओळख
स्कॅन्डियम (Sc) हे चांदीसारखे पांढरे धातूचे मूलद्रव्य आहे, जे आवर्त सारणीमध्ये पहिले संक्रमण धातू म्हणून स्थानबद्ध आहे. याचा अणुक्रमांक 21 असून ते गट 3 आणि आवर्त 4 मध्ये स्थित आहे. संक्रमण धातू असूनही, त्याच्या इलेक्ट्रॉनिक संरचनेमुळे ते दुर्मिळ मृदा मूलद्रव्यांसारखे गुणधर्म दर्शवते. स्कॅन्डियम तुलनेने दुर्मिळ आहे आणि ते प्रामुख्याने थॉर्टव्हेइटाइट सारख्या खनिजांमध्ये आढळते. भारतात, इतर अनेक दुर्मिळ मृदा मूलद्रव्यांप्रमाणेच, स्कॅन्डियम मोनॅझाइट वाळूत, विशेषतः केरळ आणि ओडिशासारख्या किनारपट्टीच्या प्रदेशात, जेथे अशा खनिजांवर त्यांच्या दुर्मिळ मृदा सामग्रीसाठी प्रक्रिया केली जाते, तेथे अल्प प्रमाणात उपस्थित असू शकते.
स्कॅन्डियमचे मूलभूत अणु कण
स्कॅन्डियमची अणुसंरचना, इतर कोणत्याही मूलद्रव्याप्रमाणे, त्यामध्ये असलेल्या प्रोटॉन, न्यूट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉनच्या संख्येनुसार परिभाषित केली जाते.
अणुक्रमांक (Z)
एखाद्या मूलद्रव्याचा अणुक्रमांक (Z) अणूच्या केंद्रकामध्ये आढळणाऱ्या प्रोटॉनची संख्या दर्शवतो. स्कॅन्डियमसाठी, अणुक्रमांक 21 आहे.
- स्कॅन्डियममधील प्रोटॉनची संख्या = 21
वस्तुमान संख्या (A) आणि न्यूट्रॉन
वस्तुमान संख्या (A) अणूच्या केंद्रकामध्ये असलेल्या प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनची एकूण संख्या दर्शवते. स्कॅन्डियमचा सर्वात जास्त प्रमाणात आढळणारा आणि स्थिर समस्थानिक स्कॅन्डियम-45 (⁴⁵Sc) आहे.
- स्कॅन्डियम-45 ची वस्तुमान संख्या = 45
- न्यूट्रॉनची संख्या वस्तुमान संख्येतून अणुक्रमांक वजा करून काढली जाते: न्यूट्रॉनची संख्या = वस्तुमान संख्या - अणुक्रमांक.
- स्कॅन्डियम-45 मधील न्यूट्रॉनची संख्या = 45 - 21 = 24
इलेक्ट्रॉन
तटस्थ अणूमध्ये, इलेक्ट्रॉनची संख्या प्रोटॉनच्या संख्येइतकी असते. स्कॅन्डियमचा अणुक्रमांक 21 असल्याने, एका तटस्थ स्कॅन्डियम अणूमध्ये 21 इलेक्ट्रॉन असतील.
- तटस्थ स्कॅन्डियम अणूमध्ये इलेक्ट्रॉनची संख्या = 21
स्कॅन्डियमचे इलेक्ट्रॉन संरूपण
इलेक्ट्रॉन संरूपण हे अणू किंवा रेणूच्या इलेक्ट्रॉनचे अणु कक्षकांमधील वितरण दर्शवते. स्कॅन्डियमसाठी (Z=21), 21 इलेक्ट्रॉन ऑफबाऊ तत्त्व, पाऊली अपवर्जन तत्त्व आणि हंडच्या नियमानुसार भरले जातात.
स्कॅन्डियमचे पूर्ण इलेक्ट्रॉन संरूपण आहे: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s²
हे असे समजले जाऊ शकते:
- 1s²: पहिल्या ऊर्जा पातळीच्या s-कक्षकामध्ये दोन इलेक्ट्रॉन.
- 2s² 2p⁶: दुसऱ्या ऊर्जा पातळीच्या s-कक्षकामध्ये दोन इलेक्ट्रॉन आणि त्याच्या p-कक्षकांमध्ये सहा इलेक्ट्रॉन, ज्यामुळे दुसरी कवच (8 इलेक्ट्रॉन) पूर्ण होते.
- 3s² 3p⁶: तिसऱ्या ऊर्जा पातळीच्या s-कक्षकामध्ये दोन इलेक्ट्रॉन आणि त्याच्या p-कक्षकांमध्ये सहा इलेक्ट्रॉन, ज्यामुळे पूर्ण आर्गॉन कोर (आत्तापर्यंत 18 इलेक्ट्रॉन: [Ar]) बनते.
- 3d¹: 3d कक्षकामध्ये एक इलेक्ट्रॉन.
- 4s²: चौथ्या ऊर्जा पातळीच्या s-कक्षकामध्ये दोन इलेक्ट्रॉन.
आर्गॉनचा कोर म्हणून वापर करून, उत्कृष्ट वायू संरूपण याला असे सोपे करते: [Ar] 3d¹ 4s²
स्कॅन्डियमचे संयोजी इलेक्ट्रॉन
संयोजी इलेक्ट्रॉन हे अणूच्या सर्वात बाहेरील कवचात असलेले इलेक्ट्रॉन असतात, जे रासायनिक बंधात भाग घेतात. स्कॅन्डियमसारख्या संक्रमण धातूंसाठी, सर्वात बाहेरील s-उपशेलमधील इलेक्ट्रॉन आणि पेनल्टिमेट (n-1)d-उपशेलमधील इलेक्ट्रॉन दोन्ही बंधात भाग घेऊ शकतात.
[Ar] 3d¹ 4s² या इलेक्ट्रॉन संरूपणासह स्कॅन्डियमसाठी:
- सर्वात बाहेरील मुख्य ऊर्जा पातळी n=4 आहे, ज्यामध्ये 4s उपशेल्समध्ये 2 इलेक्ट्रॉन आहेत.
- पेनल्टिमेट 3d उपशेल्समध्ये 1 इलेक्ट्रॉन आहे.
म्हणून, स्कॅन्डियममध्ये सामान्यतः:
- संयोजी इलेक्ट्रॉनची संख्या = 2 (4s मधून) + 1 (3d मधून) = 3 संयोजी इलेक्ट्रॉन
हे स्पष्ट करते की स्कॅन्डियम त्याच्या संयुगांमध्ये प्रामुख्याने +3 ऑक्सिडेशन स्थिती का दर्शवतो, हे तीन संयोजी इलेक्ट्रॉन गमावून आर्गॉनसारखे स्थिर उत्कृष्ट वायू संरूपण प्राप्त करतो.