Scandium


Scandium
Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Scandium, Sc, 21
Serie Übergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block 3, 4, d
Aussehen silbrig weiß
CAS-Nummer 7440-20-2
Massenanteil an der Erdhülle 5,1 ppm[1]
Atomar [2]
Atommasse 44,955910 u
Atomradius (berechnet) 160 (184) pm
Kovalenter Radius 170 pm
Elektronenkonfiguration [Ar] 3d1 4s2
1. Ionisierungsenergie 633,1 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1235,0 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie 2388,6 kJ/mol
Physikalisch [2]
Aggregatzustand fest
Kristallstruktur hexagonal
Dichte 2,985 g/cm3
Mohshärte 2,5
Magnetismus paramagnetisch (χm = 2,6 · 10−4)[3]
Schmelzpunkt 1814 K (1541 °C)
Siedepunkt 3103 K (2830 °C)
Molares Volumen 15,00 · 10−6 m3/mol
Verdampfungswärme 318 kJ/mol
Schmelzwärme 16 kJ/mol
Spezifische Wärmekapazität 586 [1] J/(kg · K)
Elektrische Leitfähigkeit 1,81 · 106 A/(V · m)
Wärmeleitfähigkeit 16 W/(m · K)
Chemisch [2]
Oxidationszustände 3
Oxide (Basizität) Sc2O3 (schwach basisch)
Normalpotential −2,03 V (Sc3+ + 3 e → Sc)
Elektronegativität 1,36 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE (MeV) ZP
43Sc

{syn.}

3,891 h ε 2,221 43Ca
44Sc

{syn.}

3,927 h ε 3,653 44Ca
45Sc

100 %

Stabil
46Sc

{syn.}

83,79 d β 2,367 46Ti
47Sc

{syn.}

3,3492 d β 0,600 47Ti
48Sc

{syn.}

43,67 h β 3,994 48Ti
49Sc

{syn.}

57,2 min β 2,006 49Ti
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
  Spin γ in
rad·T−1·s−1
Er(1H) fL bei
B = 4,7 T
in MHz
45Sc 7/2 6,508 · 107 0,302 24,29
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [4]

Pulver

02 – Leicht-/Hochentzündlich

Gefahr

H- und P-Sätze H: 228
EUH: keine EUH-Sätze
P: 210 [4]
Gefahrstoffkennzeichnung [5]

Scandium-Pulver

Leichtentzündlich
Leicht-
entzündlich
(F)


R- und S-Sätze R: 11 (Pulver)
S: 16-43(Pulver)
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Scandium (von lat. Scandia „Skandinavien“) ist ein chemisches Element mit dem Symbol Sc und der Ordnungszahl 21. Im Periodensystem steht es in der 3. Nebengruppe (Gruppe 3) oder Scandiumgruppe. Das weiche, silberweiße Element ist das erste der Übergangsmetalle und wird auch den Metallen der Seltenen Erden zugerechnet.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte

Scandium wurde 1879 von Lars Fredrik 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 Übereinstimmung 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 °C hergestellt.

Vorkommen

Scandium gehört zu den seltenen Elementen. Elementar kommt es nicht vor, nur in einigen seltenen Mineralien findet man es in angereicherter Form:[6]

  • Thortveitit: (Sc,Y)2Si2O7
  • Euxenit: (Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6
  • Gadolinit Y2Fe2+Be2Si2O10
  • Ixiolit: (Ta,Nb,Sn,Mn,Fe)4O8
  • Bazzit: (Sc,Al)2Be3Si6O18
  • Kolbeckit: ScPO4 · 2 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 chinesische 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.

Gewinnung und 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.

Eigenschaften

reines Scandium, sublimiert-dendritisch

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 die Umsetzung zu Scandiumoxid Sc2O3. In wässrigen Lösungen verhalten sich Sc-Kationen ähnlich wie Aluminium, was bei analytischen Trennungen oftmals Schwierigkeiten bereitet. In einer Mischung aus Salpetersäure und 48 % Fluorwasserstoff soll es beständig sein.

Verwendung

Seine Hauptanwendung findet Scandium als Scandiumiodid in Hochleistungs-​Hochdruck-​Quecksilberdampflampen, beispielsweise zur Stadionbeleuchtung. Zusammen mit Holmium und Dysprosium entsteht ein dem Tageslicht ähnliches Licht. Scandium wird auch zur Herstellung von Laserkristallen verwendet. Magnetischen Datenspeichern wird Scandiumoxid zur Erhöhung der Ummagnetisierungsgeschwindigkeit zugesetzt. Scandium als Scandiumchlorid wird in Mikromengen als ein sehr wichtiger Bestandteil im Katalysator bei der Chlorwasserstoffherstellung eingesetzt.

Als Legierungszusatz zeigt Scandium gefügestabilisierende und korngrößenfeinende Effekte. Eine Aluminium-​Lithium-​Legierung mit geringem Scandiumzusatz wird zur Herstellung einiger Bauteile in russischen Kampfflugzeugen verwendet. Auch in der modernen Fahrradindustrie (siehe Rennrad) werden Scandiumlegierungen eingesetzt. Diese Legierungen enthalten ebenfalls nur relativ wenig Scandium.

Sicherheitshinweise

Scandiumpulver ist brennbar und daher als feuergefährlich einzustufen.

Verbindungen

  • Scandiumoxid Sc2O3
  • Scandiumfluorid ScF3
  • Scandiumchlorid ScCl3
  • Scandiumiodid ScI3

Einzelnachweise

  1. a b Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
  2. Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Scandium) entnommen.
  3. Weast, Robert C. (ed. in chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990. Seiten E-129 bis E-145. ISBN 0-8493-0470-9. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
  4. a b Datenblatt Scandium bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 23. April 2011.
  5. Eintrag zu Scandium in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 27. April 2008 (JavaScript erforderlich).
  6. Michael Fleischer und Joseph A. Mandarino: Glossary of Mineral Specimens 1991, The Mineragical Record Inc., Tucson.

Weblinks

Wiktionary Wiktionary: Scandium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
 Commons: Scandium – Album mit Bildern und/oder Videos und Audiodateien

Wikimedia Foundation.

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • Scandium — (pronEng|ˈskændiəm) is a chemical element that has the symbol Sc and atomic number 21. A silvery white metal that is always present as compounds, scandium ores occur as rare minerals from Scandinavia and elsewhere, and it is sometimes considered… …   Wikipedia

  • Scandium — Calcium ← Scandium → Titane …   Wikipédia en Français

  • SCANDIUM — De Scandia , Scandinavie. Symbole chimique: Sc Numéro atomique: 21 Masse atomique: 44,95 Point de fusion: 1 539 0C Point d’ébullition: 2 832 0C Densité (à 25 0C): 2,989 Élément chimique du groupe des terres rares, mou et d’aspect argenté, prédit… …   Encyclopédie Universelle

  • Scandium — Scan di*um, n. [NL. So called because found in Scandinavian minerals.] (Chem.) A rare metallic element of the boron group, whose existence was predicted under the provisional name {ekaboron} by means of the periodic law, and subsequently… …   The Collaborative International Dictionary of English

  • Scandĭum — Sc, chemisch einfacher Körper, findet sich im Euxenit, Gadolinit, Yttrotitanit und Keilhauit, besitzt das Atomgewicht 44,1, bildet ein weißes, unschmelzbares Oxyd (Skandinerde) Sc2O3 vom spez. Gew. 3,8, das sich in kochender Salzsäure und… …   Meyers Großes Konversations-Lexikon

  • Scandium — Sc, Atomgew. 44,1, findet sich im Euxenit und einigen andern seltenen Mineralien. Es in nur in einer Reihe von Verbindungen bekannt und ist mit dem von Mendelejeff auf Grund des periodischen Systems der Elemente vorausgesetzten Ekabor identisch.… …   Lexikon der gesamten Technik

  • scandium — Symbol: Sc Atomic number: 21 Atomic weight: 44.956 Rare soft silvery metallic element belonging to group 3 of the periodic table. There are ten isotopes, nine of which are radioactive and have short half lives. Predicted in 1869 by Mendeleev,… …   Elements of periodic system

  • scandium — [skan′dē əm] n. [ModL: so named (1879) by L. F. Nilson (1840 99), Swed chemist < ML Scandia, Scandinavia (source of the ore from which it was isolated) + IUM] a rare, silvery white, metallic chemical element occurring with various rare earth… …   English World dictionary

  • scandium — /skan dee euhm/, n. Chem. a rare, trivalent, metallic element obtained from thortveitite. Symbol: Sc; at. wt.: 44.956; at. no.: 21; sp. gr.: 3.0. [1875 80; < NL; see SCANDIA, IUM] * * * ▪ chemical element  (Sc), chemical element, rare earth metal …   Universalium

  • Scandium — Scạn|di|um 〈n.; s; unz.; chem. 〉 hellgraues, glänzendes Metall der seltenen Erden, Ordnungszahl 21 [neulat., nach Scandia, dem lat. Namen für Südskandinavien] * * * Scạn|di|um [nlat. Scandia = Skandinavien; ↑ ium (1)], das; s: Symbol: Sc:… …   Universal-Lexikon


Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.