Scandium (Sc), χημικό στοιχείο, ένα μέταλλο σπάνιων γαιών της Ομάδας 3 του περιοδικού πίνακα.
Το Scandium είναι ένα ασημί λευκό, μέτρια μαλακό μέταλλο. Είναι αρκετά σταθερό στον αέρα αλλά θα αλλάξει αργά το χρώμα του από ασημί λευκό σε κιτρινωπό εμφάνιση λόγω του σχηματισμού οξειδίου Sc 2 O 3 στην επιφάνεια. Το μέταλλο διαλύεται αργά σε αραιωμένα οξέα - εκτός από το υδροφθορικό οξύ (HF), στο οποίο ένα προστατευτικό στρώμα τριφθοριούχου αποτρέπει την περαιτέρω αντίδραση. Το σκάνδιο είναι παραμαγνητικό από 0 K (−273 ° C ή −460 ° F) έως το σημείο τήξης του (1.541 ° C ή 2.806 ° F). Γίνεται υπεραγωγός στους 3273,1 ° C (−459,6 ° F) σε πιέσεις που υπερβαίνουν τα 186 kilobars.
Αφού ο Ρώσος χημικός Ντμίτρι Ιβάνοβιτς Μεντελέγιεφ το 1871 προέβλεψε την ύπαρξη αυτού του στοιχείου, αποκαλώντας προσωρινά το ekaboron, ο Σουηδός χημικός Lars Fredrik Nilson το 1879 ανακάλυψε το οξείδιο του, τα σκάνδια, στα γαδολινίτη και τον ευσενίτη ορυκτών σπάνιων γαιών, και τον Σουηδό χημικό Per Teodor Cleve αργότερα το 1879 αναγνώρισε το σκάνδιο ως υποθετικό ekaboron. Το σκάνδιο βρίσκεται σε μικρές αναλογίες, γενικά λιγότερο από 0,2 τοις εκατό, σε πολλά από τα βαριά μεταλλεύματα λανθανίδης και σε πολλά μεταλλεύματα κασσίτερου, ουρανίου και βολφραμίου. Το Thortveitite (ένα πυριτικό σκάνδιο) είναι το μόνο ορυκτό που περιέχει μεγάλες ποσότητες σκανδίου, περίπου 34 τοις εκατό, αλλά δυστυχώς αυτό το ορυκτό είναι αρκετά σπάνιο και δεν αποτελεί σημαντική πηγή σκανδίου. Η κοσμική αφθονία του σκανδίου είναι σχετικά υψηλή. Αν και είναι μόνο το 50ο πιο άφθονο στοιχείο στη Γη (η αφθονία του είναι παρόμοια με εκείνη του βηρυλλίου), είναι περίπου το 23ο πιο άφθονο στοιχείο στον Ήλιο.
Στη φύση, το σκάνδιο υπάρχει με τη μορφή ενός σταθερού ισότοπου, το σκάνδιο-45 Μεταξύ 25 (εξαιρουμένων των πυρηνικών ισομερών) ραδιενεργών ισοτόπων με μάζες που κυμαίνονται από 36 έως 61, το πιο σταθερό είναι το σκάνδιο-46 (χρόνος ημιζωής 83,79 ημερών) και το λιγότερο σταθερό είναι το σκάνδιο-39 (χρόνος ημίσειας ζωής μικρότερη από 300 νανοδευτερόλεπτα).
Το σκάνδιο διαχωρίζεται από τις άλλες σπάνιες γαίες με καταβύθιση του αδιάλυτου θειικού καλίου καλίου ή με εκχύλιση θειοκυανικού σκανδίου από διαιθυλαιθέρα. Το ίδιο το μέταλλο παρασκευάστηκε για πρώτη φορά το 1938 με την ηλεκτρόλυση του χλωριούχου καλίου, λιθίου και σκανδίου σε ένα ευτηκτικό μείγμα (δηλαδή, ένα μείγμα που έχει το χαμηλότερο δυνατό σημείο τήξης με αυτά τα συστατικά). Το Scandium παράγεται πλέον ως υποπροϊόν της εκχύλισης ουρανίου από το ορυκτό davidite, το οποίο περιέχει περίπου 0,02 τοις εκατό οξείδιο του σκανδίου. Το σκάνδιο υπάρχει σε δύο αλλοτροπικές (δομικές) μορφές. Η α-φάση είναι κλειστή εξαγωνική με a = 3,3088 Å και c = 5,2680 Å σε θερμοκρασία δωματίου. Η β-φάση είναι επικεντρωμένη στο σώμα κυβικό με εκτιμώμενο = 3,73 Å στους 1.337 ° C (2.439 ° F).
Έχουν αναπτυχθεί μόνο λίγες χρήσεις αυτού του ασυνήθιστου μεταβατικού μετάλλου, κυρίως λόγω της περιορισμένης διαθεσιμότητας και του υψηλού κόστους του σκάνδιου. Η χαμηλή πυκνότητα και το υψηλό σημείο τήξης προτείνουν εφαρμογές ως παράγοντας κράματος ελαφρών μετάλλων για στρατιωτικές εφαρμογές και εφαρμογές υψηλής απόδοσης. Οι κύριες χρήσεις του σκανδίου είναι ως πρόσθετο κράματος σε κράματα με βάση το αλουμίνιο για αθλητικά είδη και σε λαμπτήρες αλογονιδίου υψηλής έντασης. Όταν γίνεται κράμα με κράματα αλουμινίου και αλουμινίου, το σκάνδιο περιορίζει την ανάπτυξη κόκκων υψηλής θερμοκρασίας.
Η χημεία του σκάνδιου μοιάζει περισσότερο με εκείνη των άλλων στοιχείων σπάνιων γαιών της κατάστασης οξείδωσης +3 από εκείνη του αλουμινίου ή του τιτανίου. Ορισμένες από τις συμπεριφορές της, ωστόσο, είναι άτυπες για τις σπάνιες γαίες λόγω της σημαντικά μικρότερης ιοντικής ακτίνας (1,66 Å για τον αριθμό συντονισμού 12) σε σύγκριση με τον μέσο όρο σπάνιων γαιών (1,82 Å για τον αριθμό συντονισμού 12). Για το λόγο αυτό, το ιόν Sc 3+ είναι ένα σχετικά ισχυρό οξύ και έχει πολύ μεγαλύτερη τάση σχηματισμού πολύπλοκων ιόντων.
Ιδιότητες στοιχείου
| ατομικός αριθμός | 21 |
|---|---|
| ατομικό βάρος | 44.95591 |
| σημείο τήξης | 1.541 ° C (2.806 ° F) |
| σημείο βρασμού | 2.836 ° C (5.137 ° F) |
| ειδικό βάρος | 2.989 (24 ° C ή 75 ° F) |
| κατάσταση οξείδωσης | +3 |
| διαμόρφωση ηλεκτρονίων | [Ar] 3d 1 4s 2 |
