Scandium (Sc), ķīmiskais elements, periodiskās tabulas 3. grupas retzemju metāls.
Scandium ir sudrabaini balts, mēreni mīksts metāls. Tas ir diezgan stabils gaisā, bet lēnām mainās tā krāsa no sudrabaini baltas līdz dzeltenīgai, jo uz virsmas veidojas Sc 2 O 3 oksīds. Metāls lēnām izšķīst atšķaidītās skābēs, izņemot fluorūdeņražskābi (HF), kurā aizsargājošs trifluorīda slānis novērš turpmāku reakciju. Skandijs ir paramagnētisks no 0 K (–273 ° C vai –460 ° F) līdz tā kušanas temperatūrai (1,541 ° C vai 2,806 ° F). Tā kļūst par supravadošu pie –273,1 ° C (–459,6 ° F) pie spiediena, kas pārsniedz 186 kilobainus.
Pēc tam, kad krievu ķīmiķis Dmitrijs Ivanovičs Mendeļejevs 1871. gadā paredzēja šī elementa esamību, provizoriski to saucot par ekaboronu, zviedru ķīmiķis Larss Fredriks Nilsons 1879. gadā retzemju minerālos gadolīnijā un eenenītā atklāja tā oksīdu, skandiju, bet zviedru ķīmiķis Per Teodors Klīvs vēlāk - 1879. gadā. identificēja skandiju kā hipotētisku ekaboronu. Skandijs ir sastopams nelielās daļās, parasti mazāk nekā 0,2 procentos, daudzās smago lantanīdu rūdu un daudzās alvas, urāna un volframa rūdās. Thortveitite (skandija silikāts) ir vienīgais minerāls, kas satur lielu daudzumu skandija, apmēram 34 procentus, bet diemžēl šis minerāls ir diezgan reti sastopams un nav svarīgs skandija avots. Skandija kosmiskais pārpilnība ir salīdzinoši augsta. Lai arī tas ir tikai aptuveni 50. bagātīgākais elements uz Zemes (tā pārpilnība ir līdzīga berilija saturam), tas ir apmēram 23. visbagātākais elements Saulei.
Dabā skandijs pastāv viena stabila izotipa, skandija-45 formā. Starp 25 (izņemot kodolizomērus) radioaktīvajiem izotopiem, kuru masas ir no 36 līdz 61, visstabilākais ir skandijs-46 (pussabrukšanas periods 83,79 dienas), un vismazāk stabils ir skandijs-39 (pussabrukšanas periods ir mazāks par 300 nanosekundēm).).
Skandiju atdala no citiem retzemju slāņiem, izgulsnējot nešķīstošu kālija skandija sulfātu vai ekstrahējot skandija tiocianātu ar dietilēteri. Pats metāls pirmo reizi tika sagatavots 1938. gadā, kālija, litija un skandija hlorīdus elektrolizējot eutektiskā maisījumā (ti, maisījumā ar zemāko iespējamo kušanas punktu ar šiem komponentiem). Tagad skandijs tiek ražots galvenokārt kā urāna ieguves blakusprodukts no minerālā davidīta, kas satur apmēram 0,02 procentus skandija oksīda. Skandijs pastāv divās allotropās (strukturālās) formās. Α fāze ir cieši iesaiņota sešstūra formā ar = = 3,3088 Å un c = 5,2680 Å istabas temperatūrā. Β-fāze ir uz ķermeni vērsta kubiskā stāvoklī ar aptuvenu a = 3,73 Å pie 1337 ° C (2,439 ° F).
Ir izstrādāti tikai daži šī neparastā pārejas metāla izmantošanas veidi, galvenokārt skandija ierobežotās pieejamības un augsto izmaksu dēļ. Tā zemais blīvums un augsta kušanas temperatūra norāda uz pielietojumu kā vieglo metālu leģēšanas līdzeklis militārām un augstas veiktspējas vajadzībām. Galvenokārt skandijs tiek izmantots kā sakausējuma piedeva alumīnija sakausējumiem sporta precēm un augstas intensitātes metāla halogenīdu lampās. Lejot ar alumīniju un alumīnija sakausējumiem, skandijs ierobežo graudu augšanu augstā temperatūrā.
Skandija ķīmija vairāk līdzinās pārējo retzemju elementu oksidācijas stāvokļa +3, nevis alumīnija vai titāna ķīmijai. Daži no tā izturēšanās veidiem ir netipiski retzemju metāliem, jo to jonu rādiuss ir ievērojami mazāks (1,66 Å koordinācijas numuram 12), salīdzinot ar retzemju vidējo rādītāju (1,82 Å koordinācijas skaitlim 12). Šī iemesla dēļ Sc 3+ jons ir salīdzinoši spēcīga skābe, un tai ir daudz lielāka tendence veidot kompleksus jonus.
Elementa īpašības
| atomu skaitlis | 21 |
|---|---|
| atomsvars | 44.95591 |
| kušanas punkts | 1,541 ° C (2,806 ° F) |
| vārīšanās punkts | 2836 ° C (5,137 ° F) |
| īpaša gravitāte | 2,989 (24 ° C vai 75 ° F) |
| oksidācijas stāvoklis | +3 |
| elektronu konfigurācija | [Ar] 3d 1 4s 2 |
