Scandium (Sc), kemiskt element, en sällsynt jordartsmetall i grupp 3 i det periodiska systemet.
Scandium är en silvrig vit, måttligt mjuk metall. Det är ganska stabil i luft, men kommer långsamt ändra sin färg från silvervit till ett gulaktigt utseende på grund av bildningen av Sc 2 O 3 -oxid på ytan. Metallen upplöses långsamt i utspädda syror - förutom fluorvätesyra (HF), i vilket ett skyddande trifluoridskikt förhindrar ytterligare reaktion. Scandium är paramagnetiskt från 0 K (−273 ° C eller −460 ° F) till dess smältpunkt (1.541 ° C eller 2.806 ° F). Den blir superledande vid −273,1 ° C (−459,6 ° F) vid tryck som överstiger 186 kilobar.
Efter att den ryska kemisten Dmitrij Ivanovitsj Mendelejev 1871 förutspådde detta element, men förestående kallade det ekaboron, upptäckte den svenska kemisten Lars Fredrik Nilson 1879 sin oxid, skandia, i de sällsynta jordartsmetallerna gadolinit och euxenit, och den svenska kemisten Per Teodor Cleve senare 1879 identifierade skandium som den hypotetiska ekaboron. Scandium finns i små andelar, i allmänhet mindre än 0,2 procent, i många av de tunga lantanidmalmen och i många tenn-, uran- och volframmalmer. Thortveitit (ett skandiumsilikat) är det enda mineral som innehåller stora mängder skandium, cirka 34 procent, men tyvärr är detta mineral ganska sällsynt och är inte en viktig källa till skandium. Det kosmiska överflödet av skandium är relativt stort. Även om det bara handlar om det 50: e rikaste elementet på jorden (dess överflöd liknar beryllium), handlar det om det 23: e rikaste elementet i solen.
I naturen finns skandium i form av en stabil isotop, skandium-45. Bland 25 (exklusive nukleära isomerer) radioaktiva isotoper med massor som sträcker sig från 36 till 61, är den mest stabila skandium-46 (halveringstid på 83,79 dagar) och den minst stabila är skandium-39 (halveringstid på mindre än 300 nanosekunder).
Scandium separeras från de andra sällsynta jordartserna genom utfällning av det olösliga kaliumskandiumsulfatet eller genom extraktion av skandiumtiocyanat med dietyleter. Själva metallen framställdes först 1938 genom elektrolys av kalium, litium och skandiumklorider i en eutektisk blandning (dvs. en blandning med den lägsta smältpunkten som möjligt med dessa komponenter). Scandium produceras nu mestadels som en biprodukt av uranuttag från mineralen davidit, som innehåller cirka 0,02 procent skandiumoxid. Scandium finns i två allotropa (strukturella) former. A-fasen är tätpackad hexagonal med en = 3.3088 Å och c = 5,2680 Å vid rumstemperatur. P-fasen är kropps-centrerad kubik med en uppskattad a = 3,73 Å vid 1 337 ° C (2,439 ° F).
Endast ett fåtal användningar av denna ovanliga övergångsmetall har utvecklats, främst på grund av scandiums begränsade tillgänglighet och höga kostnader. Dess låga densitet och höga smältpunkt föreslår applikationer som ett legeringsmedel för lätta metaller för militära och högpresterande applikationer. Den huvudsakliga användningen av skandium är som en legeringsadditiv till aluminiumbaserade legeringar för sportartiklar och i högintensiva metallhalogenlampor. Vid legering med aluminium och aluminiumbaserade legeringar begränsar skandium högtemperatur spannmålstillväxt.
Skandiens kemi liknar den hos de andra sällsynta jordartselementen i oxidationstillstånd +3 än med aluminium eller titan. En del av dess beteende är emellertid atypisk för de sällsynta jordarna på grund av dess betydligt mindre jonradie (1,66 Å för koordination nummer 12) jämfört med det sällsynta jordartsmedlet (1,82 Å för koordination nummer 12). Av denna anledning är Sc 3+ -jonen en relativt stark syra och har en mycket större tendens att bilda komplexa joner.
Elementegenskaper
| atomnummer | 21 |
|---|---|
| atomvikt | 44,95591 |
| smältpunkt | 1,541 ° C (2 806 ° F) |
| kokpunkt | 2,836 ° C (513 ° F) |
| Specifik gravitation | 2,989 (24 ° C eller 75 ° F) |
| oxidationstillstånd | 3 |
| elektronkonfiguration | [Ar] 3d 1 4s 2 |
