స్క్యాండియం పరిచయం
స్క్యాండియం (Sc) వెండి-తెలుపు రంగులో ఉండే లోహ మూలకం, ఆవర్తన పట్టికలో మొదటి పరివర్తన లోహంగా స్థానం పొందింది. దీని పరమాణు సంఖ్య 21, గ్రూప్ 3 మరియు పీరియడ్ 4లో ఉంటుంది. పరివర్తన లోహమైనప్పటికీ, ఇది దాని ఎలక్ట్రానిక్ నిర్మాణం కారణంగా అరుదైన భూమి మూలకాలకు దగ్గరగా ఉండే లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుంది. స్క్యాండియం చాలా అరుదైనది మరియు ప్రధానంగా థోర్ట్వెయిటైట్ వంటి ఖనిజాలలో లభిస్తుంది. భారతదేశంలో, అనేక ఇతర అరుదైన భూమి మూలకాల వలె, స్క్యాండియం మోనాజైట్ ఇసుకలో, తక్కువ మొత్తంలో ఉండవచ్చు, ముఖ్యంగా కేరళ మరియు ఒడిశా వంటి తీర ప్రాంతాలలో, ఇక్కడ అరుదైన భూమి మూలకాల కోసం ఇటువంటి ఖనిజాలను శుద్ధి చేస్తారు.
స్క్యాండియం యొక్క ప్రాథమిక అణు కణాలు
స్క్యాండియం అణు నిర్మాణం, ఏదైనా ఇతర మూలకం వలె, అది కలిగి ఉన్న ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు మరియు ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య ద్వారా నిర్వచించబడుతుంది.
పరమాణు సంఖ్య (Z)
ఒక మూలకం యొక్క పరమాణు సంఖ్య (Z) ఒక పరమాణువు కేంద్రకంలో ఉండే ప్రోటాన్ల సంఖ్యను సూచిస్తుంది. స్క్యాండియంకు, పరమాణు సంఖ్య 21.
- స్క్యాండియంలో ప్రోటాన్ల సంఖ్య = 21
ద్రవ్యరాశి సంఖ్య (A) మరియు న్యూట్రాన్లు
ద్రవ్యరాశి సంఖ్య (A) ఒక పరమాణువు కేంద్రకంలోని మొత్తం ప్రోటాన్లు మరియు న్యూట్రాన్ల సంఖ్యను సూచిస్తుంది. స్క్యాండియం యొక్క అత్యంత సమృద్ధిగా మరియు స్థిరమైన ఐసోటోప్ స్క్యాండియం-45 (⁴⁵Sc).
- స్క్యాండియం-45 యొక్క ద్రవ్యరాశి సంఖ్య = 45
- న్యూట్రాన్ల సంఖ్యను ద్రవ్యరాశి సంఖ్య నుండి పరమాణు సంఖ్యను తీసివేయడం ద్వారా లెక్కిస్తారు: న్యూట్రాన్ల సంఖ్య = ద్రవ్యరాశి సంఖ్య - పరమాణు సంఖ్య.
- స్క్యాండియం-45లో న్యూట్రాన్ల సంఖ్య = 45 - 21 = 24
ఎలక్ట్రాన్లు
ఒక తటస్థ పరమాణువులో, ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య ప్రోటాన్ల సంఖ్యకు సమానం. స్క్యాండియం యొక్క పరమాణు సంఖ్య 21 కాబట్టి, ఒక తటస్థ స్క్యాండియం పరమాణువు 21 ఎలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉంటుంది.
- ఒక తటస్థ స్క్యాండియం పరమాణువులో ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య = 21
స్క్యాండియం యొక్క ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం
ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం అనేది ఒక పరమాణువు లేదా అణువులోని ఎలక్ట్రాన్ల పంపిణీని అణు ఆర్బిటాల్స్లో వివరిస్తుంది. స్క్యాండియం (Z=21) కోసం, 21 ఎలక్ట్రాన్లు ఆఫ్బౌ నియమం, పౌలీ మినహాయింపు సూత్రం మరియు హుండ్ నియమం ప్రకారం నింపబడతాయి.
స్క్యాండియం యొక్క పూర్తి ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s²
దీనిని ఇలా అర్థం చేసుకోవచ్చు:
- 1s²: మొదటి శక్తి స్థాయి s-ఆర్బిటాల్లో రెండు ఎలక్ట్రాన్లు.
- 2s² 2p⁶: రెండవ శక్తి స్థాయి s-ఆర్బిటాల్లో రెండు ఎలక్ట్రాన్లు మరియు దాని p-ఆర్బిటాల్స్లో ఆరు ఎలక్ట్రాన్లు, రెండవ షెల్ను పూర్తి చేస్తాయి (8 ఎలక్ట్రాన్లు).
- 3s² 3p⁶: మూడవ శక్తి స్థాయి s-ఆర్బిటాల్లో రెండు ఎలక్ట్రాన్లు మరియు దాని p-ఆర్బిటాల్స్లో ఆరు ఎలక్ట్రాన్లు, పూర్తి ఆర్గాన్ కోర్ను ఏర్పరుస్తాయి (ఇప్పటివరకు 18 ఎలక్ట్రాన్లు: [Ar]).
- 3d¹: 3d ఆర్బిటాల్లో ఒక ఎలక్ట్రాన్.
- 4s²: నాల్గవ శక్తి స్థాయి s-ఆర్బిటాల్లో రెండు ఎలక్ట్రాన్లు.
ఆర్గాన్ను కోర్గా ఉపయోగించి, జడ వాయువు విన్యాసం దీనిని ఇలా సులభతరం చేస్తుంది: [Ar] 3d¹ 4s²
స్క్యాండియం యొక్క వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు
వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు ఒక పరమాణువు యొక్క బయటి షెల్లో ఉండే ఎలక్ట్రాన్లు, ఇవి రసాయన బంధంలో పాల్గొంటాయి. స్క్యాండియం వంటి పరివర్తన లోహాలకు, బయటి s-ఉపస్థాయిలోని ఎలక్ట్రాన్లు మరియు penultimate (n-1)d-ఉపస్థాయిలోని ఎలక్ట్రాన్లు రెండూ బంధంలో పాల్గొనవచ్చు.
ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం [Ar] 3d¹ 4s²తో కూడిన స్క్యాండియం కోసం:
- బయటి ప్రధాన శక్తి స్థాయి n=4, ఇది 4s ఉపస్థాయిలో 2 ఎలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉంటుంది.
- Penultimate 3d ఉపస్థాయిలో 1 ఎలక్ట్రాన్ ఉంటుంది.
అందువల్ల, స్క్యాండియం సాధారణంగా కలిగి ఉంటుంది:
- వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య = 2 (4s నుండి) + 1 (3d నుండి) = 3 వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు
స్క్యాండియం తన సమ్మేళనాలలో ప్రధానంగా +3 ఆక్సీకరణ స్థితిని ఎందుకు ప్రదర్శిస్తుందో ఇది వివరిస్తుంది, ఈ మూడు వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లను కోల్పోయి ఆర్గాన్ మాదిరిగానే స్థిరమైన జడ వాయు విన్యాసాన్ని పొందుతుంది.