Fri. Jul 3rd, 2020

LUCA

Online Science portal by KSSP

സ്കാൻഡിയം: മെന്‍ദലീഫ് പ്രവചിച്ച മൂലകം

ലൂക്ക - ആവർത്തനപ്പട്ടികയുടെ 150ാംവാർഷികത്തിന്റെ ഭാഗമായുള്ള ഒരു ദിവസം ഒരു മൂലകം (One day One Element) പംക്തി തുടരുന്നു. ഇന്ന് സ്‌കാൻഡിയത്തെ കുറിച്ച് കൂടുതലറിയാം
[author title=”ജീവന ആർ” image=”https://luca.co.in/wp-content/uploads/2019/09/jeevana.png”]അസിസ്റ്റന്റ് പ്രൊഫസർ ഗവ കോളേജ് മടപ്പള്ളി, വടകര [/author]

ലൂക്ക – ആവർത്തനപ്പട്ടികയുടെ 150ാംവാർഷികത്തിന്റെ ഭാഗമായുള്ള ഒരു ദിവസം ഒരു മൂലകം (One day One Element) പംക്തി തുടരുന്നു. ഇന്ന് സ്‌കാൻഡിയത്തെ കുറിച്ച് കൂടുതലറിയാം.

[dropcap]സ്കാ[/dropcap]ൻഡിയം ഒരു സംക്രമണ ലോഹമാണ്. സമാനമായ രാസ ഗുണങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍  അപൂർവ ഭൗമ മൂലകമായിട്ടാണ് ഇതിനെ കണക്കാക്കുന്നത്. പക്ഷേ ഭൂമിയുടെ ഉപരിതലത്തിൽ, സ്കാൻഡിയം അപൂർവമല്ല. 18 മുതൽ 25 പിപിഎം (parts per million) വരെ കാണപ്പെടുന്നു.  ഇതിനെ കോബാൾട്ടിന്റെ (2030 പിപിഎം) ഭൂമിയിലെ അളവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്താവുന്നതാണ്. ഭൂമിയിലെ ഏറ്റവും സാധാരണയായി കാണപ്പെടുന്ന അമ്പതാമത്തെ മൂലകമാണ് സ്കാന്‍ഡിയം. 

സ്കാൻഡിയത്തിന്റെ പ്രവചനം 

മുൻകൂട്ടി പ്രവചിക്കപ്പെട്ട ഒരു മൂലകമാണ് സ്കാൻഡിയം.എന്നതാണ് ഇതിൻറെപ്രത്യേകത. വാസ്തവത്തിൽ, പ്രവചനം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചതിനുശേഷം ആളുകൾ അതിനെ  അന്വേഷിക്കയാണ് ചെയ്തത്. കാരണം അതിനെ ആദ്യമായി പ്രവചിച്ചത്‌ 1869 ൽ സാക്ഷാൽ ദിമിത്രി മെൻഡലീഫ് തന്നെ ആയിരുന്നു. അദ്ദേഹം അതിനെ “ഏകബൊറോൺ”എന്നു വിളിച്ചു. കാൽസ്യം (40), ടൈറ്റാനിയം (48) എന്നിവയ്ക്കിടയിൽ ആറ്റോമിക് ഭാരത്തിൽ ഒരു വിടവുള്ളതാണ്  അവയ്ക്കിടയില്‍ കണ്ടെത്തപ്പെടാത്ത ഒരു മൂലകമുണ്ടെന്ന് പ്രവചിക്കാന്‍ മെന്‍ഡലീഫിനെ പ്രേരിപ്പിച്ചത്. ശരിയായ ആറ്റോമിക് ഭാരം മാത്രമല്ല, ഉയർന്ന ഓക്‌സിഡേഷൻ അവസ്ഥ, ഓക്സിഅസിഡ് രൂപീകരണം, ആറ്റോമിക വലിപ്പം, ലോഹസ്വഭാവം തുടങ്ങിയ ഗുണങ്ങളും മെൻഡലീഫിന്റെ പ്രവചനത്തില്‍ ഉള്‍പ്പെട്ടിരുന്നു.  ഇതിന് ആറ്റോമിക് ഭാരം ഏകദേശം 44 ആയിരിക്കും. ഇത് ഓക്സിജനുമായി Eb2O3 എന്ന അനുപാതത്തിൽ ചേരും. ”എകബൊറോണിന്റെ ഒരൊറ്റ ആറ്റം മൂന്ന് ക്ലോറിൻ ആറ്റങ്ങളുമായി കൂടിച്ചേർന്ന് വളരെ അസ്ഥിരമായ സംയോജനമുണ്ടാക്കും തുടങ്ങിയവയും പ്രവചനത്തില്‍ ഉള്‍പ്പെട്ടിരുന്നു.

കണ്ടെത്തൽ

സ്കാന്‍ഡിയം എന്ന മൂലകത്തെ 8 വർഷത്തിനുശേഷം ലാർസ് ഫ്രെഡറിക് നിൽ‌സൺ എന്ന സ്വീഡിഷ് രസതന്ത്രജ്ഞൻ സ്ഥിരീകരിച്ചു. 1879 ൽ ലാർസ് നിൽസൺ യൂക്സനൈറ്റ്, ഗാഡോലിനൈറ്റ് എന്നീ ധാതുക്കളുടെ സ്പെക്ട്രം പരിശോധിക്കുമ്പോമ്പോഴായിരുന്നു ഈ കണ്ടെത്തൽ. സ്കാൻഡിനേവിയ എന്നതിന്റെ ലാറ്റിൻ പദമായ “സ്കാൻഡിയ” എന്നു ഈ മൂലകത്തിന് പേര് നൽകി. നിൽ‌സൺ കണ്ടെത്തിയ പുതിയ മൂലകം മെൻഡലീഫ് വിവരിച്ച നിർദ്ദിഷ്ട മൂലകത്തിന് തുല്യമാണെന്ന് സ്വീഡിഷ് രസതന്ത്രജ്ഞനായ പെർ ടിയോഡർ ക്ലീവ് സ്ഥിരീകരിച്ചു. ലാർസ് നിൽസൺ വെള്ളി നിറമുള്ള മൃദുവായ ലോഹമാണ് സ്കാൻഡിയം. വായുവിൽ ഓക്സീകരിക്കപ്പെടുമ്പോൾ ഇത് അല്പം മഞ്ഞ അല്ലെങ്കിൽ പിങ്ക് കലർന്ന നിറം  കാണിക്കുന്നു. ഇത്  മിക്ക നേർപ്പിച്ച ആസിഡുകളിലും സാവധാനം അലിഞ്ഞുചേരും.

ഉത്പാദനം

പ്രതിവർഷം 15 ടണ്ണോളം   സ്കാൻഡിയം ഓക്സൈഡിന്റെ രൂപത്തിൽ  ലോകത്തിൽ സ്കാൻഡിയം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നുണ്ട്. 2003 വരെ  മൂന്ന് ഖനികളില്‍ മാത്രമാണ് സ്കാൻഡിയം ഉൽ‌പാദിപ്പിച്ചിരുന്നത്: ഉക്രെയ്‍നിലെ സോവതിവോഡിയിലെ യുറേനിയം-ഇരുമ്പ് ഖനികൾ, ചൈനയിലെ ബയാൻ ഓബോയിലെ അപൂർവ-ഭൗമ ഖനികൾ, റഷ്യയിലെ കോല ഉപദ്വീപിലെ അപാറ്റൈറ്റ് ഖനികൾ എന്നിവയാണവ.; അതിനുശേഷം മറ്റു പല രാജ്യങ്ങളും ആരംഭിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഫിലിപ്പൈൻസിലെ നിക്കൽ ഏഷ്യ കോർപ്പറേഷനും സുമിറ്റോമോ മെറ്റൽ മൈനിംഗും ഇതില്‍ പ്രധാനമാണ്..

പൊട്ടാസ്യം, ലിഥിയം, സ്കാൻഡിയം ക്ലോറൈഡ് എന്നിവയുടെ  ഉരുകിയ ക്ലോറൈഡ് മിശ്രിതത്തെ  (eutectic mixture) വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണം വഴിയാണ്  1938 ൽ മെറ്റാലിക് സ്കാൻഡിയം ആദ്യമായി നിർമ്മിച്ചത്. അലുമിനിയം-സ്കാൻഡിയം കൂട്ടുലോഹം(Alloy)  സൈനികവിമാനങ്ങളുടെ ഘടകങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.  റഷ്യൻ സൈനിക വിമാനമായ മിക്കോയാൻ-ഗുരേവിച്ച് മിഗ് -21, മിഗ് -29 എന്നിവയിൽ അലുമിനിയം-സ്കാൻഡിയം ലോഹസങ്കരങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്‌. 

ഉപയോഗങ്ങൾ

  • Al-Sc ലോഹസങ്കരത്തില്‍ നിന്നും നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്ന മിഗ്-29 ന്റെ ഭാഗങ്ങൾ, സൈക്കിൾ ഫ്രെയിമുകൾ, ലാക്രോസ് സ്റ്റിക്കുകൾ, ബേസ്ബോൾ ബാറ്റുകൾ എന്നിവ തുടങ്ങിയ കായിക ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിന് അലൂമിനിയം സ്‌കാൻഡിയം ലോഹക്കൂട്ട്  ഉപയോഗിക്കുന്നു. 

  • ഉയർന്ന തീവ്രതയുള്ള ഡിസ്ചാർജ് വിളക്കുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിന് സ്കാൻഡിയം ഓക്സൈഡ് ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്‌.
  • ഗാലക്‌സി കേന്ദ്രത്തിൽ ന്യൂക്ലിയർ സ്റ്റാർ ക്ലസ്റ്ററിലെ (എൻ‌എസ്‌സി) ചുവന്ന ഭീമൻ നക്ഷത്രങ്ങളിൽ സ്കാൻഡിയം, വനേഡിയം, യിട്രിയം എന്നിവ വലിയതോതില്‍ ഉള്ളതായി സ്പെക്ട്രോസ്‌കോപിക് പഠനത്തിലൂടെ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്.
  • ഗാഡോലിനിയം-സ്കാൻഡിയം-ഗാലിയം ഗാർനെറ്റിന്റെ (ജിഎസ്ജിജി) ലേസർ ക്രിസ്റ്റലുകൾ തന്ത്രപരമായ പ്രതിരോധ ഉപകരണങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്‌.
  • Al20Li20Mg10Sc20Ti30 എന്ന ലോഹക്കൂട്ട്‌  ടൈറ്റാനിയം പോലെ ശക്തവും അലുമിനിയം പോലെ തിളക്കമുള്ളതും  സെറാമിക് പോലെ കഠിനവുമാണ്.

ഐസോടോപ്പുകൾ

സ്കാൻഡിയത്തിന് ധാരാളം ഐസോടോപ്പുകൾ ഉണ്ടെങ്കിലും സ്വാഭാവികമായി കാണപ്പെടുന്ന ഒരേയൊരു ഐസോടോപ്പ്  സ്കാൻഡിയം -45 ആണ്. റേഡിയോ ആക്ടീവ് ഐസോടോപ്പ് Sc-46 എണ്ണ ശുദ്ധീകരണശാലകളിൽ ഒരു ട്രേസിംഗ് ഏജന്റായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. കൂടാതെ, സ്കാൻഡിയത്തിന്റെ ആറ്റോമിക് മാസ് നമ്പറുകൾ 36 മുതൽ 60 വരെയുള്ള റേഡിയോ ആക്ടീവ് ഐസോടോപ്പുകൾ കൃത്രിമമായി നിർമ്മിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, താരതമ്യേന സ്ഥിരതയുള്ള മൂന്ന് റേഡിയോ ഐസോടോപ്പുകൾ 46Sc (അർദ്ധായുസ്സ് 83.8ദിവസം); 47Sc (3.35 ദിവസം); 48Sc, (അർദ്ധായുസ്സ് 43.7 മണിക്കൂർ) എന്നിവയാണ്: ശേഷിക്കുന്ന റേഡിയോ ആക്ടീവ് ഐസോടോപ്പുകൾക്ക് അർദ്ധായുസ്സ് നാല് മണിക്കൂറിൽ താഴെയാണ്; ഇവയിൽ ഭൂരിഭാഗത്തിനും അർദ്ധായുസ്സുകൾ രണ്ട് മിനിറ്റിനുള്ളിൽ ആണ്.

%d bloggers like this: