Scandium (Sc), keemiline element, perioodilise tabeli 3. rühma haruldaste muldmetallide metall.
Scandium on hõbedane valge, mõõdukalt pehme metall. On küllaltki stabiilne õhus kuid aeglaselt oma värvust muuta alates hõbevalgete kollakaks välimuse tõttu moodustumist Sc 2 O 3 oksiidi pinnale. Metall lahustub aeglaselt lahjendatud hapetes, välja arvatud vesinikfluoriidhape (HF), milles kaitsev trifluoriidikiht takistab edasist reaktsiooni. Skandium on paramagneetiline temperatuuril 0 K (–273 ° C või –460 ° F) kuni sulamistemperatuurini (1541 ° C või 2,806 ° F). See muutub ülijuhtivuseks temperatuuril –273,1 ° C (–459,6 ° F) rõhul üle 186 kilobaari.
Pärast seda, kui vene keemik Dmitri Ivanovitš Mendelejev 1871. aastal selle elemendi olemasolu ennustas, nimetades seda esialgu ekabooriks, avastas Rootsi keemik Lars Fredrik Nilson 1879. aastal haruldaste muldmetallide mineoliidis gadoliniidis ja eeniidis oksiidi, skandiat ning Rootsi keemik Per Teodor Cleve hiljem, 1879. aastal. tuvastas skandaali hüpoteetilise ekaboorina. Skandiumit leidub väikestes osades, tavaliselt vähem kui 0,2 protsenti, paljudes rasketes lantaniidimaakides ning paljudes tina-, uraani- ja volframimaakides. Thortveitiit (skandiumisilikaat) on ainus mineraal, mis sisaldab suures koguses skandiumit, umbes 34 protsenti, kuid kahjuks on see mineraal üsna haruldane ega ole oluline skandiumiallikas. Skandiumi kosmiline arvukus on suhteliselt kõrge. Ehkki see on vaid umbes 50. arvukaim element Maal (selle arvukus sarnaneb berülliumi omaga), on see Päikese 23. arvukuselt kõige enam element.
Looduses eksisteerib skandium ühe stabiilse isotoobi, skandium-45 kujul. 25 (välja arvatud tuumaisomeerid) radioaktiivsete isotoopide massist 36 kuni 61 on kõige stabiilsem skandium-46 (poolestusaeg 83,79 päeva) ja kõige vähem stabiilne on skandium-39 (poolestusaeg vähem kui 300 nanosekundit)).
Skandium eraldatakse teistest haruldastest muldmetallidest lahustumatu kaalium-skandium-sulfaadi sadestamisega või skandiumtiotsüanaadi ekstraheerimisega dietüüleetriga. Metall ise valmistati 1938. aastal esmakordselt kaaliumi, liitiumi ja skandiumkloriidide elektrolüüsi teel eutektilises segus (st segu, millel on nende komponentidega madalaim võimalik sulamistemperatuur). Skandiumit toodetakse nüüd enamasti mineraalsest davidiidist uraani ekstraheerimise kõrvalsaadusena, mis sisaldab umbes 0,02 protsenti skandiumoksiidi. Skandium eksisteerib kahes allotroopses (struktuurilises) vormis. Α-faas on tihedalt pakitud kuusnurkne toatemperatuuril a = 3,3088 Å ja c = 5,2680 Å. Β-faas on kehakeskne kuup, hinnangulise a = 3,73 Å temperatuuril 1,337 ° C (2,439 ° F).
Selle ebatavalise siirdemetalli kasutamist on arendatud vaid vähestel põhjustel, peamiselt skandiumi piiratud kättesaadavuse ja kõrgete kulude tõttu. Selle madal tihedus ja kõrge sulamistemperatuur viitavad rakendustele kergete metallide legeeriva ainena militaar- ja suure jõudlusega rakendustes. Skandaani peamised kasutusalad on spordikaupade alumiiniumil põhinevate sulamite sulami lisandina ja kõrge intensiivsusega metallhalogeniidlampides. Alumiiniumi ja alumiiniumil põhinevate sulamitega legeerimisel piirab skandium teravilja kasvu kõrgel temperatuuril.
Skandiumi keemia sarnaneb lähemalt teiste haruldaste muldmetallide oksüdatsiooniseisundi +3 omaga, võrreldes alumiiniumi või titaaniga. Osa tema käitumisest on haruldaste muldmetallide jaoks ebatüüpiline, kuna selle ioonraadius on oluliselt väiksem (koordinatsiooninumbri 12 korral 1,66 Å), võrreldes haruldaste muldmetallide keskmisega (1,82 Å koordinatsiooninumbri 12 korral). Sel põhjusel on Sc 3+ ioon suhteliselt tugev hape ja sellel on palju suurem kalduvus moodustada keerulisi ioone.
Elemendi omadused
| aatomnumber | 21 |
|---|---|
| aatommass | 44.95591 |
| sulamispunkt | 1541 ° C (2,806 ° F) |
| keemispunkt | 2836 ° C (5137 ° F) |
| erikaal | 2,989 (24 ° C või 75 ° F) |
| oksüdatsiooni olek | +3 |
| elektronide konfiguratsioon | [Ar] 3d 1 4s 2 |
