Scandium (Sc), nguyên tố hóa học, một kim loại đất hiếm thuộc nhóm 3 của bảng tuần hoàn.
Scandium là một kim loại màu trắng bạc, mềm vừa phải. Nó khá ổn định trong không khí nhưng sẽ từ từ thay đổi màu sắc từ màu trắng bạc sang màu vàng do hình thành oxit Sc 2 O 3 trên bề mặt. Kim loại hòa tan chậm trong axit loãng trừ axit hydrofluoric (HF), trong đó một lớp trifluoride bảo vệ ngăn chặn phản ứng tiếp theo. Scandium có tính thuận từ từ 0 K (−273 ° C, hoặc 60460 ° F) đến điểm nóng chảy của nó (1.541 ° C, hoặc 2.806 ° F). Nó trở nên siêu dẫn ở −273,1 ° C (−459,6 ° F) ở áp suất vượt quá 186 kilobars.
Sau khi nhà hóa học người Nga Dmitry Ivanovich Mendeleyev vào năm 1871 dự đoán sự tồn tại của nguyên tố này, tạm gọi nó là ekaboron, nhà hóa học người Thụy Điển Lars Fredrik Nilson vào năm 1879 đã phát hiện ra oxit, scandia, trong khoáng vật đất hiếm gadolinite và euxenite, và nhà hóa học Thụy Điển Per Teodor xác định scandium là ekaboron giả thuyết. Vụ bê bối được tìm thấy với tỷ lệ nhỏ, thường dưới 0,2%, trong nhiều quặng lanthanide nặng và trong nhiều quặng thiếc, urani và vonfram. Thortveitite (một loại scandium silicate) là khoáng chất duy nhất chứa một lượng lớn scandium, khoảng 34 phần trăm, nhưng thật không may, khoáng chất này khá hiếm và không phải là một nguồn scandium quan trọng. Sự phong phú của vũ trụ của scandium là tương đối cao. Mặc dù nó chỉ là về nguyên tố phong phú thứ 50 trên Trái đất (sự phong phú của nó tương tự như của berili), nhưng nó là về nguyên tố phong phú thứ 23 trong Mặt trời.
Trong tự nhiên, scandium tồn tại dưới dạng một đồng vị ổn định, scandium-45. Trong số 25 đồng vị phóng xạ (không bao gồm đồng phân hạt nhân) có khối lượng từ 36 đến 61, ổn định nhất là scandium-46 (chu kỳ bán rã 83,79 ngày) và kém ổn định nhất là scandium-39 (chu kỳ bán rã dưới 300 nano giây).
Scandium được tách ra khỏi các loại đất hiếm khác bằng cách kết tủa kali scandium sulfate không hòa tan hoặc bằng cách chiết xuất scandium thiocyanate bằng dietyl ete. Bản thân kim loại đã được điều chế lần đầu tiên vào năm 1938 bằng cách điện phân kali, liti và clorua clorua trong hỗn hợp eutectic (nghĩa là hỗn hợp có điểm nóng chảy thấp nhất có thể với các thành phần đó). Hiện nay, scandal được sản xuất chủ yếu dưới dạng sản phẩm phụ của chiết xuất urani từ khoáng chất davidite, chứa khoảng 0,02% oxit scandium. Vụ bê bối tồn tại ở hai dạng đẳng hướng (cấu trúc). Pha α là hình lục giác đóng kín với a = 3,3088 và c = 5,2680 ở nhiệt độ phòng. Pha là khối lập phương tập trung vào cơ thể với ước tính a = 3,73 ở 1.337 ° C (2.439 ° F).
Chỉ có một vài ứng dụng của kim loại chuyển tiếp bất thường này đã được phát triển, chủ yếu là do tính sẵn có hạn chế của scandium và chi phí cao. Mật độ thấp và điểm nóng chảy cao của nó cho thấy các ứng dụng như một tác nhân hợp kim cho các kim loại nhẹ cho các ứng dụng quân sự và hiệu suất cao. Các ứng dụng chính của scandium là phụ gia hợp kim cho hợp kim nhôm cho các sản phẩm thể thao và trong đèn halogen kim loại cường độ cao. Khi được hợp kim với nhôm và hợp kim dựa trên nhôm, scandium hạn chế sự phát triển của hạt nhiệt độ cao.
Hóa học của scandium có sự tương đồng gần hơn với các nguyên tố đất hiếm khác ở trạng thái oxy hóa +3 so với nhôm hoặc titan. Tuy nhiên, một số hành vi của nó là không điển hình của các loại đất hiếm vì bán kính ion nhỏ hơn đáng kể (1,66 Å cho phối hợp số 12) so với trung bình của đất hiếm (1,82 cho phối hợp số 12). Vì lý do này, ion Sc 3+ là một axit tương đối mạnh và có xu hướng tạo thành các ion phức tạp lớn hơn nhiều.
Thuộc tính nguyên tố
| số nguyên tử | 21 |
|---|---|
| trọng lượng nguyên tử | 44.95591 |
| độ nóng chảy | 1.541 ° C (2.806 ° F) |
| điểm sôi | 2.836 ° C (5.137 ° F) |
| trọng lượng riêng | 2.989 (24 ° C hoặc 75 ° F) |
| trạng thái oxy hóa | +3 |
| cấu hình electron | [Ar] 3d 1 4s 2 |
