ஸ்காண்டியம் (Sc) - அணு அமைப்பு மற்றும் பண்புகள்

அணு மாதிரி விவரங்கள்

ஸ்காண்டியம் (Sc) தனிம அட்டவணையில் d-தொகுதியின் முதல் தனிமம் ஆகும், இது தொகுதி 3 மற்றும் ஆவர்த்தனம் 4 ஐச் சேர்ந்தது.

• அணு எண் (Z): 21
  • அணுக்கருவில் 21 புரோட்டான்கள் இருப்பதைக் குறிக்கிறது.
  • ஒரு நடுநிலை ஸ்காண்டியம் அணுவில் 21 எலக்ட்ரான்கள் உள்ளன.
• நிறை எண் (A): மிகவும் நிலையான மற்றும் பொதுவான ஐசோடோப், ஸ்காண்டியம்-45 ($^\{45\}\text\{Sc\}$), 45 என்ற நிறை எண்ணைக் கொண்டுள்ளது.
• நியூட்ரான்: $^\{45\}\text\{Sc\}$ க்கான நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை A - Z = 45 - 21 = 24 ஆகும்.
• அணு அளவு:
  • உலோக ஆரம்: தோராயமாக 162 pm (பிகோமீட்டர்கள்). இந்த மதிப்பு ஒரு உலோகப் படிகக் கட்டத்தில் உள்ள அணுவின் அளவைக் குறிக்கிறது.

எலக்ட்ரான் அமைப்பு மற்றும் கூடு வரைபடம் பிரதிநிதித்துவம்

• அடிப்படை நிலை எலக்ட்ரான் அமைப்பு (முழுமையானது): $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^1 4s^2$

• அடிப்படை நிலை எலக்ட்ரான் அமைப்பு (சுருக்கப்பட்டது): $[\text\{Ar\}] 3d^1 4s^2$

  • $[\text\{Ar\}]$ என்பது ஆர்கானின் ($1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6$) எலக்ட்ரான் அமைப்பைக் குறிக்கிறது.

• கூடு வரைபடம் பிரதிநிதித்துவம் (உரையில்):

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

  இந்த விநியோகம் ஸ்காண்டியம் அதன் வெளிக்கூட்டில் (N) இரண்டு இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களையும், penultimate (M) 3d துணைக்கூட்டில் ஒரு எலக்ட்ரானையும் கொண்டுள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது.

ஆவர்த்தனப் போக்குகள்

அயனியாக்கும் என்தால்பி (ஒரு எலக்ட்ரானை அகற்றத் தேவைப்படும் ஆற்றல்)

• முதல் அயனியாக்கும் என்தால்பி ($\Delta H_\{i1\}$): 633.1 kJ/mol
  • இது $4s$ துணைக்கூட்டிலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரானை அகற்றுவதற்கு உரியது.
• இரண்டாம் அயனியாக்கும் என்தால்பி ($\Delta H_\{i2\}$): 1235 kJ/mol
  • இது $4s$ துணைக்கூட்டிலிருந்து இரண்டாவது எலக்ட்ரானை அகற்றுவதற்கு உரியது.
• மூன்றாம் அயனியாக்கும் என்தால்பி ($\Delta H_\{i3\}$): 2389 kJ/mol
  • இது $3d$ துணைக்கூட்டிலிருந்து எலக்ட்ரானை அகற்றுவதற்கு உரியது.
  • $\Delta H_\{i3\}$ இலிருந்து $\Delta H_\{i4\}$ க்கு ஒப்பீட்டளவில் பெரிய பாய்ச்சல் (தோராயமாக 7091 kJ/mol, உயர்நிலைப் பள்ளிக்கு பொதுவாகத் தேவையில்லை ஆனால் சூழலுக்காக) மூன்று இணைதிறன் எலக்ட்ரான்களை ($4s^2 3d^1$) இழந்த பிறகு மந்த வாயு மையத்தின் நிலைத்தன்மையைக் குறிக்கிறது.

எலக்ட்ரான் கவர் தன்மை (பவுலிங் அளவுகோல்)

• எலக்ட்ரான் கவர் தன்மை: 1.36
  • ஸ்காண்டியம் ஒரு எலக்ட்ரான் நேர்மின் தனிமம் ஆகும், இது உலோகங்களின் பண்பு, மேலும் இது எளிதில் நேர்மின் அயனிகளை உருவாக்குகிறது.

எலக்ட்ரான் ஏற்பு என்தால்பி (ஒரு எலக்ட்ரான் சேர்க்கப்படும்போது ஏற்படும் ஆற்றல் மாற்றம்)

• எலக்ட்ரான் ஏற்பு என்தால்பி ($\Delta H_\{eg\}$): -18 kJ/mol (வெப்பம் உமிழ்வு)
  • இது ஒரு கூடுதல் எலக்ட்ரானை ஏற்கும் ஒரு சிறிய போக்கைக் குறிக்கிறது, இருப்பினும் இது உலோகங்களுக்கு ஒரு முக்கிய பண்பு அல்ல.

அணு ஆரம்

• உலோக ஆரம்: 162 pm

• அயனி ஆரம் (Sc$^\{3+\}$ அயனிக்கு): தோராயமாக 74.5 pm

  • Sc$^\{3+\}$ அயனியை உருவாக்கும் போது ஏற்படும் குறிப்பிடத்தக்க அளவு குறைப்பு, மூன்று இணைதிறன் எலக்ட்ரான்கள் அனைத்தையும் இழந்ததாலும், சிறிய மந்த வாயு மையத்தின் வெளிப்பாட்டாலும் ஆகும்.

முக்கிய இயற்பியல் பண்புகள்

• அடர்த்தி: 2.99 g/cm$^3$ 25 °C இல்
  • இது ஒரு இடைநிலை உலோகத்திற்கு ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த அடர்த்தி ஆகும்.
• அறை வெப்பநிலையில் நிலை (25 °C): திண்மம்
• நிறம்: வெள்ளி-வெள்ளை உலோகம் (காற்றில் வெளிப்படும் போது மஞ்சள் அல்லது இளஞ்சிவப்பு நிறமாக மாறுகிறது).
• உருகுநிலை (MP): 1541 °C (1814 K)
• கொதிநிலை (BP): 2836 °C (3109 K)