ஸ்காண்டியம் அறிமுகம்
ஸ்காண்டியம் (Sc) ஒரு வெள்ளி-வெள்ளை உலோகத் தனிமம் ஆகும், இது தனிம அட்டவணையில் முதல் இடைநிலை உலோகமாக நிலைநிறுத்தப்பட்டுள்ளது. இது 21 அணு எண்ணைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் தொகுதி 3 மற்றும் காலப்பகுதி 4 இல் உள்ளது. இது ஒரு இடைநிலை உலோகம் என்ற போதிலும், அதன் எலெக்ட்ரான் அமைப்பு காரணமாக அரிய பூமி தனிமங்களுக்கு நெருக்கமான பண்புகளை வெளிப்படுத்துகிறது. ஸ்காண்டியம் ஒப்பீட்டளவில் அரிதானது மற்றும் முக்கியமாக தார்ட்வைடைட் (thortveitite) போன்ற கனிமங்களில் காணப்படுகிறது. இந்தியாவில், பல அரிய பூமி தனிமங்களைப் போலவே, ஸ்காண்டியமும் மோனாசைட் மணலில், குறிப்பாக கேரளா மற்றும் ஒடிசா போன்ற கடலோரப் பகுதிகளில், அரிய பூமி உள்ளடக்கத்திற்காக கனிமங்கள் பதப்படுத்தப்படும் இடங்களில், சிறிய அளவில் இருக்கலாம்.
ஸ்காண்டியத்தின் அடிப்படை அணுத் துகள்கள்
ஸ்காண்டியத்தின் அணு அமைப்பு, மற்ற தனிமங்களைப் போலவே, அது கொண்டுள்ள புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் மற்றும் எலெக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையால் வரையறுக்கப்படுகிறது.
அணு எண் (Z)
ஒரு தனிமத்தின் அணு எண் (Z) ஒரு அணுவின் உட்கருவில் காணப்படும் புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது. ஸ்காண்டியத்திற்கு, அணு எண் 21 ஆகும்.
- ஸ்காண்டியத்தில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை = 21
நிறை எண் (A) மற்றும் நியூட்ரான்கள்
நிறை எண் (A) ஒரு அணுவின் உட்கருவில் உள்ள புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் மொத்த எண்ணிக்கையைக் குறிக்கிறது. ஸ்காண்டியத்தின் மிகவும் ஏராளமாக இருக்கும் மற்றும் நிலையான ஐசோடோப் ஸ்காண்டியம்-45 (⁴⁵Sc) ஆகும்.
- ஸ்காண்டியம்-45 இன் நிறை எண் = 45
- நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை, நிறை எண்ணிலிருந்து அணு எண்ணைக் கழிப்பதன் மூலம் கணக்கிடப்படுகிறது: நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = நிறை எண் - அணு எண்.
- ஸ்காண்டியம்-45 இல் உள்ள நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = 45 - 21 = 24
எலெக்ட்ரான்கள்
ஒரு நடுநிலை அணுவில், எலெக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமமாக இருக்கும். ஸ்காண்டியத்தின் அணு எண் 21 என்பதால், ஒரு நடுநிலை ஸ்காண்டியம் அணுவில் 21 எலெக்ட்ரான்கள் இருக்கும்.
- ஒரு நடுநிலை ஸ்காண்டியம் அணுவில் உள்ள எலெக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = 21
ஸ்காண்டியத்தின் எலெக்ட்ரான் அமைப்பு
எலெக்ட்ரான் அமைப்பு ஒரு அணு அல்லது மூலக்கூறின் எலெக்ட்ரான்கள் அணு ஆர்பிட்டால்களில் எவ்வாறு விநியோகிக்கப்படுகின்றன என்பதை விவரிக்கிறது. ஸ்காண்டியத்திற்கு (Z=21), 21 எலெக்ட்ரான்கள் ஆஃபா தத்துவம் (Aufbau principle), பாலி தவிர்ப்பு தத்துவம் (Pauli exclusion principle) மற்றும் ஹன்டின் விதி (Hund’s rule) ஆகியவற்றின் படி நிரப்பப்படுகின்றன.
ஸ்காண்டியத்தின் முழு எலெக்ட்ரான் அமைப்பு: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s²
இது பின்வருமாறு புரிந்து கொள்ளலாம்:
- 1s²: முதல் ஆற்றல் மட்டத்தின் s-ஆர்பிட்டாலில் இரண்டு எலெக்ட்ரான்கள்.
- 2s² 2p⁶: இரண்டாவது ஆற்றல் மட்டத்தின் s-ஆர்பிட்டாலில் இரண்டு எலெக்ட்ரான்கள் மற்றும் அதன் p-ஆர்பிட்டால்களில் ஆறு எலெக்ட்ரான்கள், இரண்டாவது கூட்டை நிறைவு செய்கிறது (8 எலெக்ட்ரான்கள்).
- 3s² 3p⁶: மூன்றாவது ஆற்றல் மட்டத்தின் s-ஆர்பிட்டாலில் இரண்டு எலெக்ட்ரான்கள் மற்றும் அதன் p-ஆர்பிட்டால்களில் ஆறு எலெக்ட்ரான்கள், முழுமையான ஆர்கான் கோரை உருவாக்குகிறது (இதுவரை 18 எலெக்ட்ரான்கள்: [Ar]).
- 3d¹: 3d ஆர்பிட்டாலில் ஒரு எலெக்ட்ரான்.
- 4s²: நான்காவது ஆற்றல் மட்டத்தின் s-ஆர்பிட்டாலில் இரண்டு எலெக்ட்ரான்கள்.
ஆர்கான் (Argon) ஐ மையமாகக் கொண்ட அரிய வாயு அமைப்பு இதை எளிதாக்குகிறது: [Ar] 3d¹ 4s²
ஸ்காண்டியத்தின் இணைதிறன் எலெக்ட்ரான்கள்
இணைதிறன் எலெக்ட்ரான்கள் ஒரு அணுவின் வெளிக்கூட்டில் அமைந்துள்ள எலெக்ட்ரான்கள் ஆகும், அவை வேதியியல் பிணைப்பில் ஈடுபடுகின்றன. ஸ்காண்டியம் போன்ற இடைநிலை உலோகங்களுக்கு, வெளிக்கூடு s-துணைக்கூட்டில் உள்ள எலெக்ட்ரான்கள் மற்றும் இறுதிக் கூட்டில் (n-1)d-துணைக்கூட்டில் உள்ள எலெக்ட்ரான்கள் இரண்டும் பிணைப்பில் பங்கேற்கலாம்.
எலெக்ட்ரான் அமைப்பு [Ar] 3d¹ 4s² கொண்ட ஸ்காண்டியத்திற்கு:
- வெளிப்புற முதன்மை ஆற்றல் மட்டம் n=4 ஆகும், இது 4s துணைக்கூட்டில் 2 எலெக்ட்ரான்களைக் கொண்டுள்ளது.
- இறுதிக் கூட்டின் 3d துணைக்கூட்டில் 1 எலெக்ட்ரான் உள்ளது.
ஆகவே, ஸ்காண்டியம் பொதுவாகக் கொண்டுள்ளது:
- இணைதிறன் எலெக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை = 2 (4s இலிருந்து) + 1 (3d இலிருந்து) = 3 இணைதிறன் எலெக்ட்ரான்கள்
இது ஸ்காண்டியம் அதன் சேர்மங்களில் ஏன் முக்கியமாக +3 ஆக்சிஜனேற்ற நிலையைக் காட்டுகிறது என்பதை விளக்குகிறது, இந்த மூன்று இணைதிறன் எலெக்ட்ரான்களை இழந்து ஆர்கான் போன்ற ஒரு நிலையான அரிய வாயு அமைப்பை அடைய.