स्कँडियम (Sc) - अणु रचना आणि गुणधर्म

अणु मॉडेल तपशील

स्कँडियम (Sc) हे आवर्त सारणीतील d-ब्लॉकचे पहिले मूलद्रव्य आहे, जे गट 3 आणि आवर्त 4 मध्ये येते.

• अणुअंक (Z): 21
  • केंद्रकामध्ये 21 प्रोटॉन असल्याचे दर्शवते.
  • एकंदर उदासीन स्कँडियम अणूमध्ये 21 इलेक्ट्रॉन असतात.
• वस्तुमान संख्या (A): सर्वात स्थिर आणि सामान्य समस्थानिक, स्कँडियम-45 ($^\{\text\{45\}\}\text\{Sc\}$), ची वस्तुमान संख्या 45 आहे.
• न्यूट्रॉन: $^\{\text\{45\}\}\text\{Sc\}$ साठी, न्यूट्रॉनची संख्या A - Z = 45 - 21 = 24 आहे.
• अणूचा आकार:
  • धातू त्रिज्या (Metallic Radius): अंदाजे 162 pm (पिकोमीटर). हे मूल्य धातूच्या स्फटिक जाळ्यातील अणूचा आकार दर्शवते.

इलेक्ट्रॉन संरूपण आणि कवच आकृती प्रतिनिधित्व

• मूळ स्थितीतील इलेक्ट्रॉन संरूपण (पूर्ण): $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^1 4s^2$

• मूळ स्थितीतील इलेक्ट्रॉन संरूपण (संक्षिप्त): $[\text\{Ar\}] 3d^1 4s^2$

  • $[\text\{Ar\}]$ हे आर्गॉनच्या ($1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$) इलेक्ट्रॉन संरूपणाचे प्रतिनिधित्व करते.

• कवच आकृती प्रतिनिधित्व (मजकुरात):

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

  या वितरणावरून असे दिसून येते की स्कँडियमच्या सर्वात बाहेरील (N) कवचामध्ये दोन संयुजा इलेक्ट्रॉन आहेत आणि penultimate (M) 3d उपकवचामध्ये एक इलेक्ट्रॉन आहे.

आवर्ती प्रवृत्ती

आयनीकरण एन्थाल्पी (एक इलेक्ट्रॉन काढण्यासाठी आवश्यक ऊर्जा)

• पहिली आयनीकरण एन्थाल्पी ($\Delta H_\{i1\}$): 633.1 kJ/mol
  • हे $4s$ उपकवचातून इलेक्ट्रॉन काढण्याशी संबंधित आहे.
• दुसरी आयनीकरण एन्थाल्पी ($\Delta H_\{i2\}$): 1235 kJ/mol
  • हे $4s$ उपकवचातून दुसरा इलेक्ट्रॉन काढण्याशी संबंधित आहे.
• तिसरी आयनीकरण एन्थाल्पी ($\Delta H_\{i3\}$): 2389 kJ/mol
  • हे $3d$ उपकवचातून इलेक्ट्रॉन काढण्याशी संबंधित आहे.
  • $\Delta H_\{i3\}$ ते $\Delta H_\{i4\}$ मधील तुलनेने मोठी वाढ (अंदाजे 7091 kJ/mol, उच्च माध्यमिक शाळेसाठी सामान्यतः आवश्यक नसली तरी संदर्भासाठी) तीन संयुजा इलेक्ट्रॉन ($4s^2 3d^1$) गमावल्यानंतर उदात्त वायूच्या गाभ्याची स्थिरता दर्शवते.

ऋणविद्युतता (पॉलिंग स्केल)

• ऋणविद्युतता: 1.36
  • स्कँडियम हे धातूंचे वैशिष्ट्य असलेले विद्युतधर्मी मूलद्रव्य आहे आणि ते सहजपणे धन आयन तयार करते.

इलेक्ट्रॉन ग्रहण एन्थाल्पी (जेव्हा इलेक्ट्रॉन जोडला जातो तेव्हा होणारा ऊर्जा बदल)

• इलेक्ट्रॉन ग्रहण एन्थाल्पी ($\Delta H_\{eg\}$): -18 kJ/mol (उष्मादायी)
  • हे अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन स्वीकारण्याची थोडीशी प्रवृत्ती दर्शवते, जरी हे धातूंसाठी एक प्रमुख वैशिष्ट्य नाही.

अणू त्रिज्या

• धातू त्रिज्या: 162 pm
• आयनिक त्रिज्या (Sc$^\{3+\}$ आयनासाठी): अंदाजे 74.5 pm
  • Sc$^\{3+\}$ आयन तयार झाल्यावर आकारात होणारी लक्षणीय घट, सर्व तीन संयुजा इलेक्ट्रॉन गमावल्यामुळे आणि लहान उदात्त वायूचा गाभा उघड झाल्यामुळे होते.

प्रमुख भौतिक गुणधर्म

• घनता: 2.99 g/cm$^3$ 25 °C तापमानावर
  • संक्रमण धातूसाठी तुलनेने कमी घनता.
• खोलीच्या तापमानावर (25 °C) अवस्था: स्थायू
• रंग: चांदीसारखा पांढरा धातू (हवेच्या संपर्कात आल्यास पिवळसर किंवा गुलाबी रंगात काळवंडतो).
• वितळणबिंदू (MP): 1541 °C (1814 K)
• उत्कलनबिंदू (BP): 2836 °C (3109 K)