Scandiu

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Scandiu
 

21
Sc
 
        
        
                  
                  
                                
                                
  

calciu ← scandiu → titan

Aspect
Aspectul elementului
alb argintiu
Generalitate
Numele, simbolul, numărul atomic scandiu, Sc, 21
Serie metale de tranziție
Grup , punct , bloc 3 (IIIB) , 4 , d
Densitate 2 985 kg / m³
Configurare electronică
Configurare electronică
Termen spectroscopic 2 D 3/2
Proprietăți atomice
Greutate atomica 44.955910
Raza atomică (calc.) 160 (184) pm
Raza covalentă 144 pm
Configurare electronică [ Ar ] 4s 2 3d 1
și - după nivelul de energie 2, 8, 9, 2
Stări de oxidare 3 ( bază slabă )
Structură cristalină hexagonal
Proprietăți fizice
Stare a materiei solid
Punct de fuziune 1 814 K (1 541 ° C )
Punct de fierbere 3 103 K (2830 ° C)
Volumul molar 15,00 × 10 −6 m³ / mol
Entalpia vaporizării 314,2 kJ / mol
Căldura de fuziune 14,1 kJ / mol
Presiunea de vapori 22,1 Pa la 1.812 K.
Alte proprietăți
numar CAS 7440-20-2
Electronegativitate 1.36 ( scară Pauling )
Căldura specifică 568 J / (kg K)
Conductibilitate electrică 1,77 × 10 6 / (m Ω )
Conductivitate termică 15,8 W / (m K)
Energia primei ionizări 0,6331 MJ / mol
A doua energie de ionizare 1,2350 MJ / mol
A treia energie de ionizare 2,3886 MJ / mol
Energia celei de-a patra ionizări 7,0906 MJ / mol
A cincea energie de ionizare 8,843 MJ / mol
Energia celei de-a șasea ionizări 10,679 MJ / mol
Energia celei de-a șaptea ionizări 13,310 MJ / mol
A opta energie de ionizare 15.250 MJ / mol
A noua energie de ionizare 17,370 MJ / mol
A zecea energie de ionizare 21,726 MJ / mol
Izotopi mai stabili
iso N / A TD DM DE DP
45 Sc 100% Sc este stabil cu 24 de neutroni
46 Sc sintetic 83,79 zile β - 2.367 46 Ti
iso: izotop
NA: abundență în natură
TD: timpul de înjumătățire
DM: modul de descompunere
DE: energia de descompunere în MeV
DP: produs de descompunere

Scandiul este elementul chimic cu numărul atomic 21 și simbolul său este Sc . Este un element de tranziție moale, alb argintiu, prezent în unele minerale rare din Scandinavia și este uneori clasificat împreună cu itriul și lantanul ca un pământ rar .

Caracteristici

Scandiul este un metal trivalent foarte ușor; culoarea sa, când este expusă la aer, se întoarce ușor spre galben sau roz. Proprietățile sale chimice sunt mai asemănătoare cu itriul și pământurile rare decât cu calciu sau titan , vecinii săi pe tabelul periodic. Acest lucru se datorează faptului că itriul, precum și lantanul și actiniul au un electron în orbitalul d, caracterizat printr-o mobilitate mai mică în metal, care are ca rezultat o capacitate de conducere mai mică decât alte metale trivalente, cum ar fi aluminiul. Cea mai comună stare de oxidare a scandiului este +3. Sub formă metalică este dizolvat de acizi, dar nu de un amestec 1: 1 de acid azotic și acid fluorhidric , care produce pasivare .

Aplicații

  • Aproximativ 20 de kilograme de scandiu sunt consumate în fiecare an (ca Sc 2 O 3 ) în Statele Unite pentru construcția lămpilor de înaltă intensitate: adăugarea de iodură de scandiu la o lampă cu vapori de mercur produce o sursă de lumină foarte asemănătoare cu lumina soarelui și energetic foarte eficientă; astfel de lămpi sunt utilizate în studiourile de televiziune. Alte 80 kg de scandiu pe an sunt utilizate pentru producerea becurilor.
  • Izotopul radioactiv 46 Sc este utilizat în rafinăriile de petrol ca trasor radioactiv.
  • În aliajele de aluminiu-scandiu pentru echipamente sportive (biciclete, lilieci de baseball etc.): aceasta este utilizarea prevalentă cantitativ. Când este adăugat la aluminiu, scandiul își îmbunătățește rezistența și ductilitatea, precum și prevenirea îmbătrânirii și creșterea rezistenței la oboseală , prin formarea fazelor de Al 3 Sc. În plus, sa demonstrat că adăugarea de scandiu reduce numărul și severitatea fisurilor de solidificare din aliaje de aluminiu de înaltă rezistență.
  • În industria aerospațială, pentru piese structurale din aluminiu de înaltă performanță.

Istorie

În 1869, Dmitri Mendeleev , conform legii sale periodice, a prezis existența scandiumului și a unor proprietăți pe care ar trebui să le aibă și l-a numit ekaboro . Scandium (din latinescul Scandia , „Scandinavia”) a fost descoperit ulterior de Lars Fredrik Nilson în 1879 în timp ce el și colaboratorii săi căutau pământuri rare metalice. Nilson a folosit analiza spectroscopică pentru a găsi noul element în euxenit- (Y) și gadolinit . Pentru a-l izola, a prelucrat 10 kilograme de euxenită cu alte reziduuri de pământ rar, pentru a obține aproximativ 2 grame de scandiu sub formă de oxid (Sc 2 O 3 ). Pentru Teodor Cleve, el a izolat oxidul de scandiu cam în același timp cu Nilson, dar spre deosebire de el a stabilit că scandiul era identic cu ekaboro-ul lui Mendeleev.

În 1937 , scandiul metalic a fost preparat pentru prima dată prin electroliza unei fuziuni eutectice de potasiu , litiu și clorură de scandiu la 700–800 ° C : electrozii erau un cablu de tungsten într-un pat de zinc lichid și creuzetul în sine, din grafit . Cu toate acestea, producția de cantități semnificative de scandiu metalurgic (metalic și 99% pur) a trebuit să aștepte până în 1960 .

Abundenţă

Singurele surse concentrate ale acestui element sunt unele minerale rare din Scandinavia și Malaezia, cum ar fi thortveitita (din care constituie o parte semnificativă), euxenita- (Y) și gadolinitul ; scandiul nu se găsește niciodată pur în natură.

Scandiul este al 23-lea element în ordine de abundență la Soare și în stele similare, precum și pe solul lunar , dar doar al 50-lea pe Pământ ; este larg distribuit în scoarța terestră și aproape 800 de minerale conțin în mod normal urme de scandiu. Se crede că culoarea albastră a soiului acvamarin de beril se datorează scandiului pe care îl conține. Poate fi găsit în reziduurile din extracția de tungsten din wolframitul Zinnwald .

Cu toate acestea, thortveitita este principala sursă de scandiu, uraniul fiind principalul său subprodus, din care este, de asemenea, o sursă importantă. Scandiul pur este produs comercial prin reducerea fluorurii de scandiu cu calciu metalic.

O altă sursă importantă de scandiu sunt inventarele militare sovietice. Nu există depozite de scandiu în America sau Europa continentală.

Izotopi

Scandiul natural este compus dintr-un izotop stabil, 45 Sc. 13 radioizotopi de scandiu au fost preparați artificial; cele mai stabile trei sunt 46 Sc cu un timp de înjumătățire de 83,79 zile, 47 Sc cu un timp de înjumătățire de 3,33492 zile și 48 Sc cu un timp de înjumătățire de 43,67 ore. Toți izotopii rămași sunt foarte radioactivi, cu perioade de înjumătățire mai mici de 4 ore și unele de mai puțin de 2 minute. Acest element are, de asemenea, 5 stări metastabile, dintre care cea mai stabilă este de 44m Sc (t ½ cu 58,6 ore).

Izotopii Scandium au o greutate atomică cuprinsă între 39.978 ( 40 Sc) și 53.963 ( 54 Sc). Cel mai frecvent mod de descompunere înainte de izotopul stabil, 45 Sc, este captarea electronilor cu producția de izotopi de calciu ; cel de după izotopul stabil este emisia beta , cu producția de izotopi de titan .

Precauții

Pulberea metalică de scandiu este inflamabilă în aer.

Bibliografie

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tezaur BNCF 38291 · LCCN (EN) sh85117977 · GND (DE) 4051871-1 · BNF (FR) cb12201543p (dată) · NDL (EN, JA) 00.57166 milioane
Chimie Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei