Scandium (Sc), химически елемент, рядкоземен метал от група 3 на периодичната таблица.
Scandium е сребристо бял, умерено мек метал. Той е доста стабилен на въздух, но бавно ще промени цвета си от сребристо бял до жълтеникав вид поради образуване на Sc 2 O 3 оксид на повърхността. Металът се разтваря бавно в разредени киселини - с изключение на флуороводородната киселина (HF), в която защитен трифлуориден слой предотвратява по-нататъшна реакция. Скандиумът е парамагнетичен от 0 K (-273 ° C или -460 ° F) до неговата точка на топене (1,541 ° C, или 2,806 ° F). Той става свръхпроводящ при -273.1 ° C (−459.6 ° F) при налягания над 186 килобара.
След като руският химик Дмитрий Иванович Менделеев през 1871 г. предсказа съществуването на този елемент, ориентировъчно го наричай екаборон, шведският химик Ларс Фредрик Нилсън през 1879 г. открива неговия оксид, скандия, в редкоземните минерали гадолинит и евксенит, а шведският химик Пер Теодор Клив по-късно през 1879 г. идентифицира скандия като хипотетичен екаборон. Скандиумът се намира в малки пропорции, обикновено под 0,2 процента, в много от тежките лантанидни руди и в много калаени, уранни и волфрамови руди. Thortveitite (скандиев силикат) е единственият минерал, съдържащ големи количества скандий, около 34 процента, но за съжаление този минерал е доста рядък и не е важен източник на скандий. Космическото изобилие на скандия е сравнително голямо. Въпреки че става въпрос само за 50-ия най-изобилен елемент на Земята (неговото изобилие е подобно на това на берилия), става въпрос за 23-ия най-изобилен елемент на Слънцето.
В природата скандият съществува под формата на един стабилен изотоп - скандий-45. Сред 25 (с изключение на ядрени изомери) радиоактивни изотопи с маса от 36 до 61, най-стабилният е скандий-46 (полуживот 83,79 дни), а най-малко стабилният е скандий-39 (полуживот по-малко от 300 наносекунди).
Скандиумът се отделя от другите редки земи чрез утаяване на неразтворимия калиев скандиев сулфат или чрез екстракция на скандиев тиоцианат с диетилов етер. Самият метал е приготвен за първи път през 1938 г. чрез електролиза на калиеви, литиеви и скандиеви хлориди в евтектична смес (т.е. смес с най-ниската възможна точка на топене с тези компоненти). Скандиумът се произвежда най-вече като страничен продукт за извличане на уран от минерала давидит, който съдържа около 0,02 процента скандиев оксид. Scandium съществува в две алотропни (структурни) форми. Α-фазата е хексагонална с близък обем с a = 3.3088 A и c = 5.2680 A при стайна температура. Β-фазата е центрирана в тялото кубика с изчислено a = 3.73 A при 1337 ° C (2439 ° F).
Само няколко употреби на този необичаен преходен метал са разработени, най-вече поради ограничената наличност на скандия и високата цена. Ниската му плътност и високата точка на топене предполагат приложение като легиращ агент на леки метали за военни и високоефективни приложения. Основните приложения на скандия са като добавка към сплави на алуминиеви сплави за спортни стоки и във високоинтензивни метални халогенни лампи. Когато се легира с алуминий и алуминиеви сплави, скандиумът ограничава високотемпературния растеж на зърното.
Химията на скандия прилича по-скоро на тази на другите редкоземни елементи на окислително състояние +3, отколкото на алуминия или титана. Част от поведението му обаче е нетипично за редките земи поради значително по-малкия йонен радиус (1,66 Å за координационно число 12) в сравнение със средно рядкоземния (1,82 Å за координационно число 12). Поради тази причина, йонът Sc 3+ е сравнително силна киселина и има много по-голяма склонност да образува сложни йони.
Свойства на елемента
| атомно число | 21 |
|---|---|
| атомно тегло | 44.95591 |
| точка на топене | 1,541 ° C (2,806 ° F) |
| точка на кипене | 2836 ° C (5137 ° F) |
| специфична гравитация | 2.989 (24 ° C или 75 ° F) |
| окислително състояние | 3 |
| конфигурация на електрон | [Ar] 3d 1 4s 2 |
