Scandium (Sc), kemisk element, et sjældent jordartsmetal fra gruppe 3 i det periodiske system.
Scandium er et sølvfarvet, moderat blødt metal. Det er temmelig stabil i luft, men vil langsomt ændre farve fra sølvfarvede hvid til en gullig udseende på grund af dannelsen af Sc 2 O 3 oxid på overfladen. Metallet opløses langsomt i fortyndede syrer - undtagen fluoridsyre (HF), hvor et beskyttende trifluoridlag forhindrer yderligere reaktion. Scandium er paramagnetisk fra 0 K (−273 ° C eller −460 ° F) til dets smeltepunkt (1.541 ° C eller 2.806 ° F). Det bliver superledende ved −273,1 ° C (−459,6 ° F) ved tryk på over 186 kilobar.
Efter at den russiske kemiker Dmitrij Ivanovich Mendeleyev i 1871 forudsagde dette elements eksistens, tentativt kalder det ekaboron, opdagede den svenske kemiker Lars Fredrik Nilson i 1879 sit oxid, skandia, i de sjældne jordarter mineraler gadolinit og euxenit, og den svenske kemiker Per Teodor Cleve senere i 1879 identificerede skandium som det hypotetiske ekaboron. Scandium findes i små andele, generelt mindre end 0,2 procent, i mange af de tunge lanthanidmalm og i mange tin-, uran- og wolframmalme. Thortveitit (et scandiumsilicat) er det eneste mineral, der indeholder store mængder scandium, ca. 34 procent, men desværre er dette mineral ganske sjældent og er ikke en vigtig kilde til skandium. Den kosmiske overflod af skandium er relativt høj. Selvom det kun drejer sig om det 50. rigeste element på Jorden (dens overflod svarer til beryllium), drejer det sig om det 23. mest rigelige element i solen.
I naturen findes skandium i form af en stabil isotop, scandium-45. Blandt 25 (ekskl. Nukleære isomerer) radioaktive isotoper med masser i området fra 36 til 61, er den mest stabile scandium-46 (halveringstid på 83,79 dage), og den mindst stabile er scandium-39 (halveringstid på mindre end 300 nanosekunder).
Scandium adskilles fra de andre sjældne jordarter ved udfældning af det uopløselige kaliumsandiumsulfat eller ved ekstraktion af scandiumthiocyanat med diethylether. Selve metallet blev først fremstillet i 1938 ved elektrolyse af kalium, lithium og scandiumchlorider i en eutektisk blanding (dvs. en blanding med det laveste smeltepunkt muligt med disse komponenter). Scandium produceres nu for det meste som et biprodukt af uranekstraktion fra mineralet davidit, der indeholder ca. 0,02 procent scandiumoxid. Scandium findes i to allotrope (strukturelle) former. Α-fasen er tætpakket hexagonal med en = 3.3088 Å og c = 5,2680 Å ved stuetemperatur. P-fasen er kropscentreret kubik med et estimeret a = 3,73 Å ved 1.337 ° C (2.439 ° F).
Kun et par anvendelser af dette usædvanlige overgangsmetal er blevet udviklet, mest på grund af skandiums begrænsede tilgængelighed og høje omkostninger. Dens lave tæthed og høje smeltepunkt antyder anvendelser som et legeringsmiddel til lette metaller til militære og højtydende applikationer. De vigtigste anvendelser af skandium er som et legeringsadditiv til aluminiumsbaserede legeringer til sportsudstyr og i højintensive metalhalogenidlamper. Når der er legeret med aluminium og aluminiumbaserede legeringer, begrænser scandium kornvækst ved høj temperatur.
Skandinaviens kemi ligner en tættere lighed med de andre sjældne jordarter i oxidationstilstand +3 end med aluminium eller titan. En del af dens opførsel er imidlertid atypisk for de sjældne jordarter på grund af dens markant mindre ioniske radius (1,66 Å for koordination nummer 12) sammenlignet med det sjældne jordarts gennemsnit (1,82 Å for koordination nummer 12). Af denne grund er Sc 3+ -ionen en relativt stærk syre og har en meget større tendens til at danne komplekse ioner.
Elementegenskaber
| Atom nummer | 21 |
|---|---|
| atomvægt | 44,95591 |
| smeltepunkt | 1.541 ° C (2.806 ° F) |
| kogepunkt | 2.836 ° C (5.137 ° F) |
| specifik tyngdekraft | 2.989 (24 ° C eller 75 ° F) |
| oxidationstilstand | 3 |
| elektronkonfiguration | [Ar] 3d 1 4s 2 |
