סקנדיום (Sc), אלמנט כימי, מתכת אדירה נדירה מקבוצה 3 בטבלה המחזורית.
סקנדיום היא מתכת לבנה כסופה ורכה בינונית. הוא יציב למדי באוויר אך לאט לאט ישנה את צבעו מלבן כסוף למראה צהבהב בגלל היווצרות תחמוצת Sc 2 O 3 על פני השטח. המתכת מתמוססת באטיות בחומצות מדוללות - למעט חומצה הידרפלואורית (HF), בה שכבת טריפלואוריד מגנה מונעת תגובה נוספת. הסקנדיום פרמגנטי מ- 0 K (−273 מעלות צלזיוס, או or460 מעלות צלזיוס) לנקודת ההתכה שלו (1,541 מעלות צלזיוס, או 2,806 מעלות צלזיוס). הוא הופך להיות מוליך-על בטמפרטורה של -213.1 מעלות צלזיוס בלחץ העולה על 186 קילובאר.
לאחר שהכימאי הרוסי דמיטרי איבנוביץ 'מנדלייב ב -1871 ניבא את קיומו של היסוד הזה, כשהוא מכנה אותו בהיסוס אקאבורון, גילה הכימאי השבדי לארס פרדריק נילסון בשנת 1879 את תחמוצתו, סקנדיה, במינרלים האדולי-נדירים גאדוליניט ואוקסניט, והכימאי השוודי פר תאודור קליב מאוחר יותר בשנת 1879 זיהה את הסקנדיום כאקבורון ההיפותטי. הסקנדיום נמצא בפרופורציות קטנות, בדרך כלל פחות מ -0.2 אחוזים, ברבים מעפרות העץ הכבדים של הלנטניד, ובתוך הרבה עפרות פח, אורניום וטונגסטן. תורטויטייט (סיליקט סילנדי) הוא המינרל היחיד המכיל כמויות גדולות של סקנדיום, בערך 34 אחוז, אך למרבה הצער מינרל זה נדיר למדי ואינו מקור חשוב לסקנדיום. השפע הקוסמי של הסקנדיום הוא גבוה יחסית. אף על פי שמדובר רק באלמנט ה- 50 השופע ביותר בכדור הארץ (שפעו דומה לזה של הבריליום), זהו בערך היסוד ה -23 השופע ביותר בשמש.
בטבע, סקנדיום קיים בצורה של איזוטופ יציב אחד, סקנדיום -45. מבין 25 איזוטופים רדיואקטיביים (למעט איזומרים גרעיניים) בהמונים נעים בין 36 ל 61, היציבה ביותר היא סקנדיום -46 (מחצית החיים של 83.79 יום), והפחות יציבה היא סקנדיום -39 (מחצית החיים של פחות מ- 300 ננו-שניות)).
הסקנדיום מופרד משאר האדמות הנדירות על ידי משקעים של אשלגן אשלגן בלתי-מסיס או על ידי מיצוי של סקנדיום תיוציאנאט על ידי אתר דיאתיל. המתכת עצמה הוכנה לראשונה בשנת 1938 על ידי אלקטרוליזה של אשלגן, ליתיום וסקנדיום כלורידים בתערובת אאוטקטית (כלומר, תערובת עם נקודת ההתכה הנמוכה ביותר האפשרית עם אותם רכיבים). סקנדיום מיוצר כיום בעיקר כתוצר לוואי של מיצוי אורניום מהמינרל דווידיט, המכיל כ- 0.02 אחוז תחושת סקנדיום. הסקנדיום קיים בשתי צורות אלוטרופיות (מבניות). שלב ה- α הוא משושה ארוז צמוד עם = 3.3088 Å ו- c = 5.2680 Å בטמפרטורת החדר. שלב ה- ß הוא מעוקב ממוקד גוף, עם הערכה של = 3.73 Å ב 1,337 מעלות צלזיוס.
רק כמה שימושים במתכת המעבר הבלתי רגילה הזו פותחו, בעיקר בגלל הזמינות המוגבלת של סקנדיום והעלות הגבוהה. הצפיפות הנמוכה ונקודת ההיתוך הגבוהה מציעים יישומים כסוכן סגסוגת למתכות קלות ליישומים צבאיים וביצועים גבוהים. השימושים העיקריים בסקנדיום הם כתוסף סגסוגת לסגסוגות על בסיס אלומיניום למוצרי ספורט ובמנורות הליד מתכת בעוצמה גבוהה. כשהוא מסודר בסגסוגות אלומיניום ואלומיניום, סקנדיום מגביל את גידול התבואה בטמפרטורה גבוהה.
הכימיה של הסקנדיום דומה יותר לזו של יסודות האדמה הנדירים האחרים של מצב חמצון +3 מאשר לזו של אלומיניום או טיטניום. עם זאת, חלק מההתנהגות שלה אינה אופיינית לאדמות הנדירות בגלל הרדיוס היוני הקטן שלה באופן משמעותי (1.66 Å לקואורדינציה מספר 12) לעומת הממוצע הארצי הנדיר (1.82 Å לקואורדינציה מספר 12). מסיבה זו, יון ה- Sc 3+ הוא חומצה חזקה יחסית ובעל נטייה גדולה בהרבה ליצירת יונים מורכבים.
מאפייני אלמנט
| מספר אטומי | 21 |
|---|---|
| משקל אטומי | 44.95591 |
| נקודת המסה | 1,541 מעלות צלזיוס |
| נקודת רתיחה | 2,836 ° C (5,137 מעלות צלזיוס) |
| כוח משיכה ספציפי | 2.989 (24 מעלות צלזיוס, או 75 מעלות צלזיוס) |
| מצב חמצון | +3 |
| תצורת האלקטרון | [Ar] 3d 1 4s 2 |
