Scandium

Scandium ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Sc und der Ordnungszahl 21. Das weiche, silberweisse Übergangsmetall wird zusammen mit Yttrium auch den seltenen Erden zugerechnet.

Eigenschaften

Calcium - Scandium - Titan
Sc Y
	Periodensystem

Allgemein

Name, Symbol, Ordnungszahl

Scandium, Sc, 21

Serie

Übergangsmetalle

Gruppe, Periode, Block

3, 4, d

Dichte, Mohshärte

2985 kg/m³, k. A.

Aussehen

silbrig weiß

Atomar

Atomgewicht

44,955910 amu

Atomradius (berechnet)

160 (184) pm

Kovalenter Radius

144 pm

van der Waals-Radius

k. A.

Elektronenkonfiguration

[Ar]3d¹ 4s²

e^- 's pro Energieniveau

2, 8, 9, 2

Oxidationszustände (Oxid)

3 (schwach basisch)

Kristallstruktur

hexagonal

Physikalisch

Aggregatzustand (Magnetismus)

fest (__)

1814 K (1541 °C)

3103 K (2830 °C)

15,00 · 10^-3 m³/mol

314,2 kJ/mol

14,1 kJ/mol

22,1 Pa bei 1812 K

Schallgeschwindigkeit

k. A. m/s bei 293,15 K

Verschiedenes

Elektronegativität

1,36 (Pauling-Skala)

Spezifische Wärmekapazität

568 J/(kg · K)

Elektrische Leitfähigkeit

1,77 · 10⁶/m Ohm

Wärmeleitfähigkeit

15,8 W/(m · K)

1. Ionisierungsenergie

633,1 kJ/mol

2. Ionisierungsenergie

1235,0 kJ/mol

3. Ionisierungsenergie

2388,6 kJ/mol

4. Ionisierungsenergie

7090,6 kJ/mol

5. Ionisierungsenergie

8843 kJ/mol

6. Ionisierungsenergie

10679 kJ/mol

7. Ionisierungsenergie

13310 kJ/mol

8. Ionisierungsenergie

15250 kJ/mol

9. Ionisierungsenergie

17370 kJ/mol

10. Ionisierungsenergie

21726 kJ/mol

Stabilste Isotope

Isotop	NH	t_1/2	ZM	ZE M eV	ZP
⁴⁵Sc	100 %	Sc ist stabil mit 24 Neutronen
⁴⁶Sc	{syn.}	83,79 Tags	β^-	2,367	⁴⁶Ti

NMR-Eigenschaften

	⁴⁵Sc
Kernspin	7/2
gamma	6,499 · 10⁷ rad/T
Empfindlichkeit	0,301
Larmorfrequenz bei B = "4",7 T	48,6 M Hz

SI-Einheiten und Standardbedingungen werden benutzt,
sofern nicht anders angegeben.

Bemerkenswerte Eigenschaften

Aufgrund seiner Dichte zählt Scandium zu den Leichtmetallen. An Luft wird es matt, es bildet sich eine schützende gelbliche Oxidschicht. Scandium reagiert mit verdünnten Säuren unter Bildung von Wasserstoff und dreiwertigen Kationen. In Wasserdampf erfolgt ab 600 °C Umsetzung zum Scandiumoxid Sc₂O₃. In wässrigen Lösungen verhalten sich Sc-Kationen ähnlich wie Aluminium, was bei analytischen Trennungen oftmals Schwierigkeiten bereitet.
In einer Mischung aus H N O₃ and 48% HF soll es beständig sein.

Abbildungen

[1]

Anwendungen

Seine Hauptanwendung findet Scandium als Scandiumiodid in Hochleistungs-Hochdruck-Quecksilberdampflampen, z. B. zur Stadiumbeleuchtung. Zusammen mit Holmium und Dysprosium entsteht ein dem Tageslicht ähnliches Licht. Scandium wird auch zur Herstellung von Laserkristallen verwendet.
Magnetischen Datenspeichern wird Sandiumoxid zur Erhöhng der Ummagnetisierungsgeschwindigkeit zugesetzt.
Als Legierungszusatz zeigt Scandium gefügestabilisierende und korngrößenfeinnende Effekte. Eine Aluminium-Lithiumlegierung mit geringem Scandiumzusatz wird zur Herstellung einiger Bauteile in russischen Kampfflugzeugen verwendet.

Geschichte

Scandium (lat. Scandia für Skandinavien) wurde 1879 von Lars Fredrick Nilson entdeckt. Aus 10 kg Euxenit und Gadolinit isolierte er ein Oxid mit bisher unbekannten Eigenschaften. Das von ihm vermutete neue Element nannte er zu Ehren seiner Heimat Scandium.
Schon 1869 sagte Dmitri Iwanowitsch Mendelejew ein Element Eka-Bor mit der Ordnungszahl 21 voraus. Erst Per Teodor Cleve erkannte später die Identität des Scandiums mit dem Eka-Bor.
Reines Scandium wurde erstmals 1937 elektrolytisch aus einer eutektischen Schmelze aus Kalium-, Lithium- und Scandiumchlorid bei 700 bis 800 ° Celsius hergestellt.

Quellen

Scandium gehört zu den seltenen Elementen. Elementar kommt es natürlich nicht vor. Nur in einigen seltenen Mineralien findet man es in angereicherter Form:

Thortveitit (Sc,Y)₂Si₂O₇
Euxenit
Gadolinit
Scandium-Ixiolit (Ta,Nb,Sn,Mn,Fe,Sc)₂O₄
Bazzit (Sc,Fe)₂Be_{3,Si₆O₁₈}
Kolbekit Sc(PO₄)*H₂O

Scandium findet sich in geringer Konzentration in über 800 Mineralien. Es ist daher auch in Erzkonzentraten der Übergangsmetalle als "Verunreinigung" enthalten. Hierzu zählen russische und chinesishe Wolframit- und Tantalitkonzentrate. Auch bei der Aufbereitung uranhaltiger Erze fallen Scandiumverbindungen an.
Die blaue Färbung des Aquamarins, einer Spielart des Berylls, soll durch Sc³⁺ Ionen verursacht werden.

Herstellung

Als Ausgangsstoff dient hauptsächlich Thortveitit, das in mehreren Verfahrensschritten zum Scandiumoxid aufbereitet wird. Metallisches Scandium wird anschließend durch Umsetzung zum Fluorid und Reduktion mit Calcium erzeugt.

Verbindungen

Scandiumoxid
Scandiumcarbid
Scandiumiodid

Vorsichtsmaßnahmen

Scandiumpulver ist brennbar und daher als feuergefährlich einzustufen.

Weblinks