Skand (Sc), pierwiastek chemiczny, metal ziem rzadkich z grupy 3 układu okresowego pierwiastków.
Scandium to srebrzystobiały, umiarkowanie miękki metal. Jest to stosunkowo stabilny w powietrzu, lecz powoli zmienia kolor z białego do srebrzystym wyglądzie żółtawej powodu powstawania Sc 2 O 3 tlenku na powierzchni. Metal powoli rozpuszcza się w rozcieńczonych kwasach - z wyjątkiem kwasu fluorowodorowego (HF), w którym ochronna warstwa trifluorowa zapobiega dalszej reakcji. Skand jest paramagnetyczny od 0 K (-273 ° C lub -460 ° F) do temperatury topnienia (1541 ° C lub 2 806 ° F). Staje się nadprzewodzący w temperaturze -273,1 ° C (-459,6 ° F) przy ciśnieniach przekraczających 186 kilobarów.
Po tym, jak rosyjski chemik Dmitrij Iwanowicz Mendelejew w 1871 roku przewidział istnienie tego pierwiastka, wstępnie nazywając go ekaboron, szwedzki chemik Lars Fredrik Nilson w 1879 roku odkrył jego tlenek, scandia, w minerałach ziem rzadkich gadolinit i euxenit, a szwedzki chemik Per Teodor Cleve później w 1879 roku zidentyfikował skand jako hipotetyczny ekaboron. Skand znajduje się w małych proporcjach, zwykle mniej niż 0,2 procent, w wielu ciężkich rudach lantanowców oraz w wielu rudach cyny, uranu i wolframu. Thortveitite (krzemian skandu) jest jedynym minerałem zawierającym duże ilości skandu, około 34 procent, ale niestety ten minerał jest dość rzadki i nie jest ważnym źródłem skandu. Kosmiczna obfitość skandu jest stosunkowo wysoka. Chociaż jest to tylko około 50-ty najliczniejszy pierwiastek na Ziemi (jego liczebność jest podobna do berylu), jest on około 23-tym najliczniejszym pierwiastkiem w Słońcu.
W naturze skand istnieje w postaci jednego stabilnego izotopu, skand-45. Spośród 25 (z wyłączeniem izomerów jądrowych) izotopów promieniotwórczych o masach od 36 do 61 najbardziej stabilny jest skand-46 (okres półtrwania 83,79 dni), a najmniej stabilny to skand-39 (okres półtrwania mniejszy niż 300 nanosekund).
Skand jest oddzielany od innych metali ziem rzadkich przez wytrącanie nierozpuszczalnego siarczanu skandu potasu lub poprzez ekstrakcję tiocyjanianu skandu eterem dietylowym. Sam metal został po raz pierwszy przygotowany w 1938 r. Przez elektrolizę chlorków potasu, litu i skandu w mieszaninie eutektycznej (tj. Mieszaninie o najniższej możliwej temperaturze topnienia z tymi składnikami). Skand jest obecnie produkowany głównie jako produkt uboczny ekstrakcji uranu z mineralnego dawidynu, który zawiera około 0,02% tlenku skandu. Scandium występuje w dwóch formach alotropowych (strukturalnych). Faza α jest ciasno upakowana sześciokątna o a = 3,3088 Å i c = 5,2680 Å w temperaturze pokojowej. Faza β jest sześcienna ześrodkowana na ciele, a jej wartość szacunkowa wynosi = 3,73 Å przy 1337 ° C (2439 ° F).
Opracowano tylko kilka zastosowań tego niezwykłego metalu przejściowego, głównie ze względu na ograniczoną dostępność skandium i wysokie koszty. Jego niska gęstość i wysoka temperatura topnienia sugerują zastosowanie jako środka stopowego do lekkich metali w zastosowaniach wojskowych i wysokowydajnych. Głównym zastosowaniem skandu jest dodatek stopowy do stopów na bazie aluminium do artykułów sportowych oraz w lampach metalohalogenkowych o wysokiej intensywności. W przypadku stopu aluminium i stopów na bazie aluminium skand ogranicza wzrost ziarna w wysokiej temperaturze.
Chemia skandu jest bardziej podobna do innych pierwiastków ziem rzadkich o stopniu utlenienia +3 niż do aluminium lub tytanu. Niektóre z jego zachowań są jednak nietypowe dla ziem rzadkich z powodu znacznie mniejszego promienia jonowego (1,66 Å dla koordynacyjnej liczby 12) w porównaniu ze średnią dla ziem rzadkich (1,82 Å dla koordynacyjnej liczby 12). Z tego powodu jon Sc 3+ jest stosunkowo silnym kwasem i ma znacznie większą tendencję do tworzenia złożonych jonów.
Właściwości elementu
| Liczba atomowa | 21 |
|---|---|
| masa atomowa | 44,95591 |
| temperatura topnienia | 1541 ° C (2 806 ° F) |
| temperatura wrzenia | 2836 ° C (5137 ° F) |
| środek ciężkości | 2,989 (24 ° C lub 75 ° F) |
| stan utlenienia | +3 |
| konfiguracja elektronów | [Ar] 3d 1 4s 2 |
