Skandiyum

Özellikler

Skandiyum, sembolü Sc ve atom numarası 21 olan kimyasal bir elementtir. Gümüşî beyaz metalik bir d-blok elementi olan skandiyum, tarihsel olarak nadir toprak elementi olarak itriyum ve lantanitler ile birlikte sınıflandırılmıştır. Skandiyum bileşiklerinin özellikleri, alüminyum ve itriyumunkiler arasında orta düzeydedir. Grup 3'teki elementlerin kimyasal bileşiklerinde baskın oksidasyon durumu +3'tür. Skandiyum, geçiş metallerinin ilkidir. Geçiş metallerinin çoğu, çok çeşitli oksidasyon durumlarında bulunabilmeleri nedeniyle çok zengin ve çeşitli bir kimya sergilemektedir. Bununla birlikte skandiyum, +3 oksidasyon durumu ile sınırlıdır. Bu durumda kimyası, bazı geçiş metal elementleri kadar çok çeşitli değildir.

Fiziksel Özelikleri

Skandiyum, gümüş görünümlü yumuşak bir metaldir. Hava ile oksitlendiğinde hafif sarımsı veya pembemsi bir döküm geliştirir. Hava koşullarına karşı hassastır ve seyreltik asitlerin çoğunda yavaşça çözünür. Metal, içinde koruyucu bir triflorür tabakasının daha fazla reaksiyonu engellediği hidroflorik asit (HF) dışında seyreltilmiş asitlerde yavaşça çözünür. Skandiyum, 0 K'den (-273 °C veya -460 °F) erime noktasına (1,541 °C veya 2,806 °F) kadar paramanyetiktir. 186 kilobarı aşan basınçlarda -273,1 °C'de (-459,6 °F) süper iletken hale gelir. Kolayca yanar ve havada kolayca kararır ve su ile reaksiyona girerek hidrojen gazı oluşturur.

Bulunma Sıklığı ve Üretimi

Skandiyum, Dünya üzerindeki en yaygın 50. elementtir (kabukta en çok bulunan 35. elementtir); ancak Güneş'teki en yaygın 23. elementtir. Ancak skandiyum seyrek olarak dağılır ve birçok mineralde eser miktarlarda oluşur.^[4]

Dünya skandiyum üretimi, skandiyum oksit şeklinde, yılda 15-20 ton civarındadır. Talep yaklaşık % 50 daha yüksek ve hem üretim hem de talep artmaya devam etmektedir. Her durumda skandiyum, diğer elementlerin ekstraksiyonundan elde edilen bir yan üründür ve skandiyum oksit olarak satılır.^[1] Metalik skandiyum üretmek için oksit skandiyum florüre dönüştürülür ve ardından metalik kalsiyum ile indirgenir. Güvenilir, istikrarlı ve uzun vadeli üretimin olmayışı, skandiyumun ticari uygulamalarını sınırlamıştır. Bu düşük kullanım düzeyine rağmen skandiyum, önemli faydalar sağlar. %99.9 saf skandiyum külçesinin fiyatı 1 gram için 2020 itibariyle 263.10€'dur.

Uygulama ve Kullanım Alanları

Çoğunlukla skandiyumun sınırlı bulunabilirliği ve yüksek maliyeti nedeniyle, bu sıra dışı geçiş metali kendine yalnızca birkaç kullanım alanı bulmuştur. Düşük yoğunluğu ve yüksek erime noktası dolayısıyla, askeri ve yüksek performanslı uygulamalar için hafif metaller için alaşım ajanı olarak kullanılabilir. Ağırlığa göre skandiyumun ana uygulaması, küçük havacılık endüstrisi bileşenleri için alüminyum-skandiyum alaşımlarıdır. Bu alaşımlar %0,1 ile %0,5 arasında skandiyum içerir. Örneğin skandiyum, Rus askeri uçaklarında, özellikle Mikoyan-Gurevich MiG-21 ve MiG-29'da kullanılmıştır.^[2] Beyzbol sopaları ve bisiklet çerçeveleri ve bileşenleri dahil olmak üzere yüksek performanslı malzemelere dayanan bazı spor malzemeleri, skandiyum-alüminyum alaşımlarından yapılmıştır. Lakros çubukları da skandiyum ile yapılır.^[3] Skandiyum bazlı ilk metal halojenür lambaların patenti General Electric tarafından alındı ve başlangıçta Kuzey Amerika'da yapıldı, ancak şu anda tüm büyük sanayileşmiş ülkelerde üretiliyorlar.

Tarihi

1879'da İskandinavya'dan öksenit ve gadolinit minerallerinin spektral analizi ile keşfedildi. Skandiyum, nadir toprak ve uranyum bileşiklerinin birikintilerinin çoğunda bulunur, ancak bu cevherlerden dünya çapında yalnızca birkaç madende çıkarılır. İlk olarak 1937'de yapılan metalik skandiyumun hazırlanmasındaki düşük bulunabilirlik ve zorluklar nedeniyle, skandiyumun alüminyum alaşımları üzerindeki olumlu etkilerinin keşfedildiği ve bu tür alaşımlarda kullanımının görüldüğü 1970'lere kadar skandiyum uygulamaları geliştirilmemiştir.

Resmi olarak Skandiyum, 1879'da Lars Fredrik Nilson (SE) tarafından keşfedildi. İlk %99 saflığa sahip skandiyum metali 1960 yılında üretildi. Alüminyum alaşımlarının üretimi 1971 yılında bir ABD patentinin ardından başladı. Alüminyum-skandiyum alaşımları da Sovyetler Birliği'nde geliştirildi.^[5]

Etimolojisi

Elementin adı, İskandinavya'nın Latince adından türetilmiştir.

Önlem ve Güven

Skandiyum toksik değildir; ancak bazı bileşiklerinin kanserojen olabileceğine dair öneriler vardır. Nem ve gazların hava ile solunması nedeniyle skandiyum çoğunlukla çalışma ortamları için tehlikelidir. Bu, özellikle uzun süreli maruz kalma sırasında akciğer embolisine neden olabilir. Skandiyum, insan vücudunda biriktiğinde karaciğer için bir tehdit olabilir.

Skandiyum, başta petrol üreten endüstriler olmak üzere birçok farklı yerde çevreye atılıyor. Ev aletleri de doğaya atıldığında da doğaya zarar verebilir. Skandiyum, toprakta ve sulu topraklarda kademeli olarak birikecek ve bu, sonunda insanlarda, hayvanlarda ve toprak parçacıklarında artan konsantrasyonlara yol açacaktır. Su hayvanlarında skandiyum, üreme ve sinir sisteminin işlevleri üzerinde birçok olumsuz etkiye sahip olan hücre zarlarına zarar verir.

İlginç Bilgiler ve Diğer

Skandiyum aynı zamanda yapay doğal ışık kaynağıdır. Bu bir çelişki gibi görünebilir; ancak skandiyum iyodür cıva buharlı lambalara çok küçük miktarlarda eklendiğinde, doğal güneş ışığına çok benzer bir ışık üretir.