هــــــــــــدف

اسکاندیم فلزی نرم به رنگ سفید- نقره ای است که به دلیل خواص فیزیکی

و شیمیایی ، کمیاب بودن و سختی استخراج آن ، گاهی به عنوان یکی از

فلزات نادر در نظر گرفته می شود .

این عنصر در سال 1879 توسط Lars Nilson دانشمند سوئدی کشف گردید .

در دمای معمولی به صورت ساختار هگزاگونال متبلور می شود . این عنصر در

بسیاری از سنگ های عناصر کمیاب و کانی های تنگستن و اورانیم یافت

می شود.

این عنصر در سال 1878 از کانیهای euxenite و gadolinite توسط نیلسون به

دست آمد. از فرآوری 10 کیلوگرم کانی euxenite و ته نشینی عناصر کمیاب

نیسلون توانست 2 گرم اکسید اسکاندیم عیار بالا به دست آورد.

اسکاندیم در خورشید و ستاره ها بیست و سومین عنصر از نظر فراوانی

است و در پوسته زمین پنجاهمین عنصر از نظر فراوانی می باشد.

این عنصر به صورت گسترده در زمین پراکنده شده است که در بیش از 800

نوع کانی وجود دارد. زمانی بریل به رنگ آبی متمایل باشد علت آن عنصر

اسکاندیم می باشد . این عنصر جز اصلی تشکیل دهنده کانی کمیاب

thortveitite است که این کانی در کشورهای اسکاندیناوی و ماداگاسکار

وجود دارد. همچنین این عنصر به عنوان بازمانده در فرایند استخراج تنگستن

به وجود می آید و به فرمهای زینوالد، ولفرامیت و ویکیت و بازیت می باشد.

بیشترین میزان اسکاندیم به دست آمده از کانی تورتویتیت است و یا از

فراوری کارخانه اورانیوم تولید می شود. اسکندیم فلزی اولین بار در سال

1937 توسط سه دانشمند از الکترولیز ذوب یوتکتیکی عناصر پتاسیم و لیتیم

و کلرید اسکاندیم در دمای 700 تا 800 درجه سانتی گراد به دست آمد.

اسکاندیم با خلوص بالا امروزه از واکنش فلورید اسکاندیم با فلز کلسیم به

دست می آید.

اسکاندیم فلزی به رنگ سفید تا نقره ای است که ممکن است زمانی که در

معرض هوا قرار می گیرد رنگ آن به زرد کمرنگ یا بنفش تغییر پیدا کند. این

عنصر نسبتاً نرم است و شبیه ایتریم و فلزات کمیاب در پوسته زمین مثل

تیتانیم و آلومینیم می باشد. این عنصر فلزی سبک وزن و دارای نقطه ذوب

بالا تر آلومینیم است که برای ساخت بدنه هواپیماها نیز استفاده می شود.

قیمت اکسید اسکانیدم حدود 75 دلار در گرم است.

حدود 20 گرم از اکسید اسکاندیم سالیانه در کشور آمریکا برای استفاده نور

شدت بالا استفاده می شود. ایزوتوپ رادیواکتیو عنصر اسکاندیم 46 برای

ردیابی در پالایشگاههای نفت و گاز استفاده می شود. از ترکیب یدید

اسکاندیم و بخارجیوه برای تولید روشنایی لامپهای خیلی درخشان مثل نور

خورشید استفاده می شود. که از این لامپها برای استفاده های خانگی و

لامپ رنگ تلویزیون در شب استفاده می شود.

اسکانیدم فلز سمی است بنابراین برای استفاده دستی از آن باید دقت

لازم را به عمل آورد.

ساختار بلوري عنصر اسکانديم

اثرات اسکانديم بر سلامتي انسان:

اسکانديم يکي از کمياب ترين مواد شيميايي است که در وسايل خانه مانند

رنگ تلويزيون، لامپهاي فلورسانس، لامپهاي کم مصرف و شيشه ها به کار

ميرود. کليه عناصر شيميايي کمياب داراي خصوصيات مشابه هستند.

اسکانديم به ندرت در طبيعت يافت ميشود و اگر هم در طبيعت پيدا شود،

مقدار بسيار اندک است. اسکانديم در دو نوع کانسنگ متفاوت يافت ميشود.

در حال حاضر استفاده از اسکانديم در حال گسترش است. از اسکانديم به

عنوان کاتاليزور و جلادهنده شيشه استفاده ميشود.

اسکانديم در محيطهاي کاري بسيار خطرناک است. رطوبت و گاز حاصل از

اسکانديم با هوا قابل تنفس است. تنفس گاز اسکانديم براي مدت زمان زياد

سبب انسداد ريه ها ميشود. اگر اسکانديم در بدن انسان تجمع پيدا کند، به

کبد آسيب ميرساند.


تاثيرات زيست محيطي اسکانديم:

اسکانديم در محيطهاي زيادي قرار دارد، به خصوص اسکانديم در صنايع توليد

نفت مورد استفاده قرار ميگيرد. اسکانديم در هنگام استفاده از وسايل

خانگي نيز وارد هوا ميشود. مقدار اسکانديم به تدريج در خاک و آبهايي که

از خاک عبور ميکنند،تجمع مييابد و در نهايت باعث افزايش مقدار اسکانديم

در بدن انسان، جانوران و ذرات خاک ميشود.

در جانوران آبزي اسکانديم باعث آسيب به غشاي سلول ميشود. آسيب

غشا سلول اثرات منفي بر سيستم عصبي دارد.

عنصر اسکانديم در طبيعت

خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر اسکاندیم :

عدد اتمی: 21

جرم اتمی: 44.95591

نقطه ذوب :C°1541

نقطه جوش : C°2831

شعاع اتمی: Å 2.09

ظرفیت: 3

رنگ: سفید نقره ای

حالت استاندارد: جامد

نام گروه: 3

انرژی یونیزاسیون: Kj/mol 654

شکل الکترونی: 1s2 2s2p6 3s2p6d1 4s2

شعاع یونی : Å 0.745

الکترونگاتیوی: 1.36

حالت اکسیداسیون: 3

دانسیته: 2.99

گرمای فروپاشی: Kj/mol 14.1

گرمای تبخیر : Kj/mol 314.2

مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.00000055

گرمای ویژه: J/g Ko 0.6

دوره تناوبی:4

شماره سطح انرژی : 4

اولین انرژی : 2

دومین انرژی : 8

سومین انرژی : 9

چهارمین انرژی : 2


ایزوتوپ :

ایزوتوپ نیمه عمر

Sc-44 3.92 ساعت

Sc-45 پایدار

Sc-46 83.81 روز

Sc-46m 18.72 ثانیه

Sc-47 3.34 روز

Sc-48 43.67 ساعت

Sc-49 57.3 دقیقه


اشکال دیگر :

تری اکسید اسکاندیم Sc2O3

تری هیدرید اسکاندیم ScH3 و دی هیدرید اسکاندیم ScH2

تری کلرید اسکاندیم ScCl3


منابع :

کانی تورتویتیت و ویکی ، فراورده های استخراج شده از اورانیوم.


کاربرد :

بعنوان ردیاب شکافها،عامل سبز شدن دانه ها و قابل استفاده در صنعت

فضا .


روش شناسایی:

ICP:Inductively Coupled Plasma Spectrography

XRF:X-Ray Fluorescence Spectrometry

ES:Emission Spectrography

NA:Neutron Activation Analysis

رادیم فلزی رادیو اکتیو به رنگ سفید درخشان است . از مهمترین خواص

رادیم و ترکیبات آن خا صیت رادیو اکتیویته آنهاست. رادیم یک فلز کمیاب

است که ترکیبات آن در سنگهای اورانیم یافت میشود. مقداری رادیم نیز از

کارنوتیت و پیچبلندر بدست می آید. استخراج این عنصرمستلزم هزینه

بالاست. رادیم در سال 1898 توسط Piere Courie وMarie Couri کشف شد.

رادیم فلزی در سال 1910 توسط Marie CouriوAndre Debierne به شیوه

الکترولیز جدا شد.

کوری و Debierne این عنصر را از الکترولیز محلول خالص کلرید رادیم با جیوه

کاتدی به دست آوردند. با استفاده از از روش تقطیر اتمسفر از هیدروژن از

این ترکیب فلز خالص رادیم به دست آمد.

رادیم طبیعی در نوعی سنگ معدن اورانیم به نام pitchblende در منطقه

Bohemia یافت می شود. ماسه های کارنوتیتی کلرادو دارای مقداری رادیم

نیز هستند اما منابع غنی تر این عنصر در زئیر و کانادا یافت می شود. رادیم

در همه کانیهای اورانیم وجود دارد و استخراج آن از فرایند اورانیم باطله تولید

می شود. بزرگترین نهشته های اورانیم در ایالتهای اونتاریو، نیومکزیک، یوتا،

استرالیا و در نقاط دیگر یافت می شود.

رادیم برای مصارف تجاری به صورت ترکیب با برومید و کلرید رادیم یافت می

شود. این عنصر در صورت تازگی به رنگ سفید براق است ولی در صورت قرار

گرفتن در معرض هوا به علت آرایش نیتریدی آن تیره می شود. این عنصر در

آب و مقداری از باریم بنفش رنگ تجزیه می شود . باریم جز عناصر گروه

قلیایی خاکی است. دارای رنگدانه قرمز است. رادیم عنصری رادیواکتیواست

و از خود اشعه های آلفا، بتا و گاما را ساتع می کند. یک گرم از رادیوم 226

توانایی میزان تجزیه3.7 x 1010 را در هر ثانیه دارد. بیست و پنج ایزوتوپ از

این عنصر شناخته شده است.

یک گرم رادیم حدود 0.0001 ml گاز رادون را در هر روز از خود ساتع میکند.

رادیم برای تولید شبرنگها، منابع نوترونی و در پزشکی برای درمان بیماران

کاربرد دارد. سرب آخرین محصول تجزیه رادیم است .

استنشاق رادیم و یا پاشیدن این عنصر به روی بدن می تواند باعث سرطان و

یا اختلال در اندامهای بدن شود. ماکزیمم پرتودهی این عنصر در بدن برای

رادیم 226 نباید از 7400 Becquerel تجاوز کند.

ساختار بلوري عنصر Ra

اثرات رادیم بر روی سلامتی:

رادیم به طور طبیعی به مقداربسیار کم در محیط زیست وجود دارد. به همین

علت ما همیشه در معرض رادیم و تابشهایی که به محیط ساطع می کند

هستیم.

میزان رادیم موجود در محیط زیست در نتیجه فعالیتهای بشری افزایش یافته

است. انسان با سوزاندن ذغال و سوختهای دیگر، رادیم را در محیط زیست

انتشار داده و میزان آن را افزایش داده است. اگر آب آشامیدنی از چاههای

عمیقی استخراج شود که در نزدیکی محل دفع زباله های رادیواکتیو قرار

دارند، میزان رادیم آن بالا خواهد بود.

در حال حاضر در مورد مقدار رادیم موجود در هوا و خاک اطلاعاتی موجود

نیست.

تاکنون شاهدی از این که تماس با رادیم طبیعی برای سلامتی انسان مضر

است، یافت نشده است. بالا بودن میزان رادیم عوارضی مانند شکستگی

دندانها، کم خونی و آب مروارید می شود. اگر تماس با رادیم طولانی مدت

باشد، باعث سرطان و در نهایت منجر به مرگ می شود. ممکن است ایجاد و

توسعه این عوارض سالها طول بکشد. این عوارض به علت تابش اشعه گاما

از رادیم به وجود می آیند که می تواند در هوا مسافتی طولانی را بپیماید.

بنابراین تنها تماس با رادیم نیست که باعث ایجاد بیماری می شود.


اثرات زیست محیطی رادیم:

رادیم در اثر تجزیه رادیواکتیو اورانیم و توریم ایجاد می شود. رادیم در سنگها و

خاکها به میزان کمی وجود دارد و به این مواد متصل می شود. به علاوه در

هوا هم وجود دارد. در بعضی جاها غلظت رادیم موجود در آب بالاست.

در نزدیکی معادن اورانیوم غلظت اورانیوم موجود درآب، به خاطر استخراج

اورانیوم بالاست. گیاهان رادیم را از خاک جذب می کنند. در بدن جانورانی که

این گیاهان را می خورند، رادیم تجمع می یابد.

در نهایت رادیم در بدن ماهی ها و دیگر جانوران آبزی هم تجمع می یابد و

وارد زنجیره غذایی می شود.

عنصر Ra در طبيعت

تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در تجزیه:

اسپکترومتر جرمی ، میکروسکوپ ، کرماتوگرافی مایع و گازی ، اشعه x ،

جذب اتمی ، مادون قرمز ، کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا و اسپکترومتر

نشری.


خواص رادیم :

عدد اتمی : 88

جرم اتمی : 226.0254

نقطه ذوب : C° 700

نقطه جوش : C° 1700

ظرفیت : 2

رنگ : سفید نقره ای

حالت استاندارد : جامد دیا مغناطیس

نام گروه : 2

انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 509.3

شکل الکترونی : Rn7s2

شعاع یونی : Å 1.43

الکترونگاتیوی: 0.9

حالت اکسیداسیون: 2

دانسیته : 5.5

گرمای فروپاشی : Kj/mol 8.5

گرمای تبخیر : Kj/mol 113

مقاومت الکتریکی : Ohm m 100

گرمای ویژه: J/g Ko 0.12

دوره تناوبی : 7

شماره سطح انرژی : 7

اولین انرژی : 2

دومین انرژی : 8

سومین انرژی : 18

چهارمین انرژی : 32

پنجمین انرژی : 18

ششمین انرژی : 8

هفتمین انرژی : 2


ایزوتوپ :

ایزوتوپ نیمه عمر

Ra-222 38.0 ثانیه

Ra-223 11.43 روز

Ra-224 3.66 روز

Ra-225 14.9 روز

Ra-226 1600.0 سال

Ra-228 5.76 سال


اشکال دیگر :

کلرید رادیم RaCl2


منابع :

سنگ معدن اورانیم و اورانیت


کاربرد :

به دلیل ساطع شدن اشعه گاما در شناسایی سرطان به کار می رود .