Apakah itu unsur Skandium? Artikel ini akan membincangkan sifat, sejarah penghasilan Skandium dan kegunaannnya dalam kehidupan seharian kita
Pengenalan
Skandium merupakan mineral yang kelihatan seperti aluminium dengan warna putih seakan perak. Walaupun ianya boleh ditemui dalam lebih 800 jenis mineral dan merupakan elemen ke-31 paling banyak terdapat di bumi, skandium kebiasaannya wujud dalam kuantiti yang rendah secara semulajadi.
Tidak terdapat sebarang batu mineral khusus yang boleh dijadikan sumber bagi mendapatkan skandium dalam kuantiti yang banyak. Oleh itu, penggunaanya adalah agak terhad walaupun skandium mempunyai potensi yang tinggi.
Sifat-sifat Utama Skandium
Antara sifat utama scandiuam adalah seperti dalam jadual berikut:
- Nombor Atom: 12
- Berat Atom: 44.956
- Kumpulan: 3
- Takat lebur: 1541 oC
- Takat Didih: 2836 oC
- Ketumpatan: 2.99 g cm-3
Sejarah dan Cara Penghasilan
Asal nama skandium adalah daripada perkataan ‘scanda’ kerana elemen tersebut mula-mula ditemui di negara Scandinavia. Elemen ini ditemui semasa kajian Lars F. Nilson pada tahun 1879 yang sedang mengkaji erbia (erbium oksida) ketika itu. Dalam cubaannya menyediakan erbia, Nilson mendapati terdapat elemen baharu yang belum dikenalpasi.
Selepas mengasingkan elemen scandium, Nilson berjaya mendapatkan berat atom elemen baharu ini. Elemen ini telah pun dijangka kewujudannya oleh ahli kimia Dmitry Mendeleev sejak tahun 1871 yang ketika itu menamakan elemen ‘ekaboron’ kerana mengjangka terdapat elemen yang belum ditemui dan mempunyai ciri-ciri seperti boron.
Hanya pada tahun 1937, sekumpulan ahli kimia daripada Jerman telah berjaya menghasilkan scandium dalam bentuk logam. Ianya mengambil masa beberapa dekad kemudian untuk saintis berjaya menghasilkan scandium yang mempunyai ketulenan kira-kira 99%.
Harga pasaran scandium adalah agak mahal iaitu boleh mencecah sehingga beberapa ratus ribu bagi satu kilogram scandium tulen. Antara negara yang memproses scandium ialah China, Kazakhstan dan Rusia. Skandium wujud dalam batuan semula jadi secara rawak dimana ianya boleh ditemui pada banyak jenis batu mineral namun hanya dalam kuantiti yang sedikit.
Antara sumber utama scandium adalah daripada bahan sisa hasil perlombongan uranium. Melalui perlombongan bahan mineral ‘davidite’, kira-kira 0.02% scandium oksida boleh didapati daripadanya. Bagi mengasingkan skandium, terdapat dua proses yang boleh dilakukan. Proses pertama adalah pemendakan kalium scandium sulfat dan cara kedua adalah dengan menggunakan dietil eter untuk penyarian skandium tiosianat.
Sifat Kereaktifan
Tindakbalas bersama oksigen
Skandium adalah agak stabil di udara namun boleh bertindak balas dengan oksigen dan terbakar. Hasil daripada tindakbalas ini adalah skandium oksida sebagai produk. Dari segi pemerhatian, warna asal putih skandium akan berubah menjadi kekuningan atau warna seakan merah jambu yang menandakan pembentukan skandium oksida.
4 Sc + 3 O2 → 2 Sc2O3
Tindakbalas bersama air
Skandium boleh terlarut dalam air dan menghasilkan gas hidrogen sebagai produk. Namun untuk tindakbalas ini berlaku, ia memerlukan suhu yang tinggi ataupun skandium perlu dalam saiz yang kecil.
2 Sc + 6 H2O → 2 Sc(OH)3 + 3 H2
Tindakbalas bersama asid
Skandium reaktif dan terlarut dalam asid. Apabila bertindak balas bersama asid lemah, skandium akan bertindakbalas secara perlahan kecuali bersama asid hidroflorik (HF). Apabila bertindakbalas bersama asid hidroflorik, lapisan triflorida akan terbentuk dan menghalang tindakbalas lanjut. Reaksi antara skandium dan asik kuat seperti asid hidroklorik (HCl) pula akan menghasilkan ion skandium dan gas hidrogen.
2 Sc + 6 HCl → 2 Sc3+ + 6 Cl− + 3 H2
Tindakbalas bersama halogen
Skandium bertindakbalas dengan semua elemen dari kumpulan halogen iaitu florin, bromin, klorin dan iodin untuk menghasilkan halida bagi setiap reaksi.
2 Sc + 3 F2 → 2 ScF3
Aplikasi Skandium dalam Industri
Oleh kerana skandium sukar ditemui dan dipasarkan dengan harga yang tinggi, aplikasi skandium dalam kehidupan harian adalah agak terhad walaupun ianya mempunyai sifat fizikal yang berkualiti.
Antara keguanaan logam skandium adalah sebagai aloi yang disatukan bersama aluminium. Berbanding dengan logam aluminium, skandium mempunyai ketumpatan yang lebih rendah dan takat lebur yang lebih tinggi. Oleh itu, skandium ideal untuk digunakan dalam perkakasan yang memerlukan ketahanan tinggi terhadap haba dan lebih ringan. Ianya digunakan sebagai aloi dalam kapal terbang, rangka basikal, rod memancing dan pemukul besbol.
Skandium iodida pula digunakan dalam industri perfileman. Ia dapat menghasilkan imej berkualiti untuk digunakan dalam penggambaran di lokasi yang kurang cahaya seperti kawasan tertutup atau penggambaran pada waktu malam. Apabila digunakan dalam lampu merkuri, ia akan menghasilkan cahaya seakan-akan cahaya matahari. Sebatian skandium lain seperti skandium oksida digunakan sebagai lampu dalam stadium manakala skandium sulfat dapat membantu percambahan benih pokok apabila digunakan dalam kepekatan yang rendah.
Isotop radioaktif skandium iaitu skandium-46 pula digunakan dalam penggalian dan penapisan minyak. dengan bertindak sebagai pengesan laluan minyak. Selain itu, isotop ini digunakan untuk mengesan sebarang kebocoran dalam tangki bawah tanah kerana sifatnya yang boleh bertindakblas dengan air.
Sehingga kini, masih belum ditemui sebarang peranan biologi bagi scandium. Namun scandium banyak digunakan untuk tujuan kajian. Antara kajian yang ditemui adalah kegunaan scandium dalam peralatan aeroangkasa dan kesannya dalam sistem ekologi lautan. Ini kerana mineral adalah merupakan salah satu daripada sumber mikronutrien semulajadi yang memberi kesan baik bagi sistem kehidupan laut. Walaupun scandium boleh ditemui dalam air laut, kesannya terhadap sistem hidupan laut dari segi peranan biologi masih belum dikaji secara mendalam. Oleh itu, kajian lanjut mengenai elemen ini mungkin dapat memberikan lebih banyak peluang untuk mengeksplotasi scandium dalam industri mahupun mencari peranannya dalam sistem biologi.
Unsur yang lain
Rujukan: