Scandio (Sc), elemento chimico, un metallo di terre rare del gruppo 3 della tavola periodica.
Lo scandio è un metallo bianco argenteo, moderatamente morbido. È abbastanza stabile nell'aria ma cambierà lentamente il suo colore da bianco argenteo a aspetto giallastro a causa della formazione di ossido di Sc 2 O 3 sulla superficie. Il metallo si dissolve lentamente in acidi diluiti, tranne l'acido fluoridrico (HF), in cui uno strato protettivo di trifluoruro impedisce ulteriori reazioni. Lo scandio è paramagnetico da 0 K (-273 ° C o -460 ° F) al suo punto di fusione (1.541 ° C o 2.806 ° F). Diventa superconduttore a -273,1 ° C (-459,6 ° F) a pressioni superiori a 186 kilobar.
Dopo che il chimico russo Dmitry Ivanovich Mendeleyev nel 1871 predisse l'esistenza di questo elemento, chiamandolo provvisoriamente ekaboron, il chimico svedese Lars Fredrik Nilson nel 1879 scoprì il suo ossido, scandia, nella gadolinite ed euxenite dei minerali delle terre rare, e il chimico svedese Per Teodor Cleve più tardi nel 1879 ha identificato lo scandio come l'ipotetico ekaboron. Lo scandio si trova in piccole proporzioni, generalmente inferiore allo 0,2 percento, in molti minerali di lantanide pesanti e in molti minerali di stagno, uranio e tungsteno. La thortveitite (un silicato di scandio) è l'unico minerale contenente grandi quantità di scandio, circa il 34 percento, ma sfortunatamente questo minerale è piuttosto raro e non è una fonte importante di scandio. L'abbondanza cosmica di scandio è relativamente alta. Sebbene sia solo circa il 50 ° elemento più abbondante sulla Terra (la sua abbondanza è simile a quella del berillio), è circa il 23 ° elemento più abbondante nel Sole.
In natura, lo scandio esiste sotto forma di un isotopo stabile, lo scandio-45. Tra 25 isotopi radioattivi (esclusi gli isomeri nucleari) con masse comprese tra 36 e 61, il più stabile è lo scandio-46 (emivita di 83,79 giorni) e il meno stabile è lo scandio-39 (emivita di meno di 300 nanosecondi).
Lo scandio è separato dalle altre terre rare per precipitazione del solfato di scandio di potassio insolubile o per estrazione di tiocianato di scandio da dietil etere. Il metallo stesso fu preparato per la prima volta nel 1938 dall'elettrolisi di cloruri di potassio, litio e scandio in una miscela eutettica (cioè una miscela con il punto di fusione più basso possibile con quei componenti). Lo scandio è ora prodotto principalmente come sottoprodotto dell'estrazione dell'uranio dalla davidite minerale, che contiene circa lo 0,02 percento di ossido di scandio. Lo scandio esiste in due forme allotropiche (strutturali). La fase α è esagonale impacchettata con a = 3.3088 Å ec = 5.2680 Å a temperatura ambiente. La fase β è cubica centrata sul corpo con una stimata a = 3,73 Å a 1.337 ° C (2.439 ° F).
Sono stati sviluppati solo pochi usi di questo insolito metallo di transizione, principalmente a causa della disponibilità limitata e dell'alto costo dello scandio. La sua bassa densità e l'alto punto di fusione suggeriscono applicazioni come legante per metalli leggeri per applicazioni militari e ad alte prestazioni. Gli usi principali dello scandio sono come additivo in lega per leghe a base di alluminio per articoli sportivi e lampade ad alogenuri metallici ad alta intensità. Se legato con alluminio e leghe a base di alluminio, lo scandio limita la crescita del grano ad alta temperatura.
La chimica dello scandio ha una somiglianza più stretta con quella degli altri elementi delle terre rare dello stato di ossidazione +3 rispetto a quella dell'alluminio o del titanio. Alcuni dei suoi comportamenti, tuttavia, sono atipici delle terre rare a causa del suo raggio ionico significativamente più piccolo (1,66 Å per il numero di coordinamento 12) rispetto alla media delle terre rare (1,82 Å per il numero di coordinamento 12). Per questo motivo, lo ione Sc 3+ è un acido relativamente forte e ha una tendenza molto maggiore a formare ioni complessi.
Proprietà elemento
| numero atomico | 21 |
|---|---|
| peso atomico | 44,95,591 mila |
| punto di fusione | 1.541 ° C (2.806 ° F) |
| punto di ebollizione | 2.836 ° C (5.137 ° F) |
| peso specifico | 2.989 (24 ° C o 75 ° F) |
| stato di ossidazione | +3 |
| configurazione elettronica | [Ar] 3d 1 4s 2 |
