Élément chimique scandium

Scandium (Sc), élément chimique, un métal des terres rares du groupe 3 du tableau périodique.

Le scandium est un métal blanc argenté, modérément doux. Il est assez stable dans l'air mais changera lentement sa couleur du blanc argenté à un aspect jaunâtre en raison de la formation d' oxyde de Sc ₂ O ₃ à la surface. Le métal se dissout lentement dans les acides dilués, à l'exception de l'acide fluorhydrique (HF), dans lequel une couche protectrice de trifluorure empêche la poursuite de la réaction. Le scandium est paramagnétique de 0 K (−273 ° C ou −460 ° F) à son point de fusion (1 541 ° C ou 2 806 ° F). Il devient supraconducteur à -273,1 ° C (-459,6 ° F) à des pressions dépassant 186 kilobars.

Après que le chimiste russe Dmitry Ivanovich Mendeleyev en 1871 ait prédit l'existence de cet élément, l'appelant provisoirement ekaboron, le chimiste suédois Lars Fredrik Nilson en 1879 a découvert son oxyde, le scandia, dans la gadolinite et euxenite, les minéraux des terres rares, et le chimiste suédois Per Teodor Cleve plus tard en 1879 a identifié le scandium comme l'hypothétique ekaboron. Le scandium se trouve en petites proportions, généralement inférieures à 0,2%, dans de nombreux minerais de lanthanides lourds et dans de nombreux minerais d'étain, d'uranium et de tungstène. La thortveitite (un silicate de scandium) est le seul minéral contenant de grandes quantités de scandium, environ 34 pour cent, mais malheureusement ce minéral est assez rare et n'est pas une source importante de scandium. L'abondance cosmique du scandium est relativement élevée. Bien qu'il ne s'agisse que du 50e élément le plus abondant sur Terre (son abondance est similaire à celle du béryllium), il s'agit du 23e élément le plus abondant du Soleil.

Dans la nature, le scandium existe sous la forme d'un isotope stable, le scandium-45. Parmi les 25 isotopes radioactifs (à l'exclusion des isomères nucléaires) dont la masse varie de 36 à 61, le plus stable est le scandium-46 (demi-vie de 83,79 jours) et le moins stable est le scandium-39 (demi-vie de moins de 300 nanosecondes).).

Le scandium est séparé des autres terres rares par précipitation du sulfate de scandium de potassium insoluble ou par extraction du thiocyanate de scandium par l'éther diéthylique. Le métal lui-même a été préparé pour la première fois en 1938 par l'électrolyse des chlorures de potassium, de lithium et de scandium dans un mélange eutectique (c'est-à-dire un mélange ayant le point de fusion le plus bas possible avec ces composants). Le scandium est maintenant produit principalement comme sous-produit de l'extraction de l'uranium à partir de la davidite minérale, qui contient environ 0,02 pour cent d'oxyde de scandium. Le scandium existe sous deux formes allotropes (structurelles). La phase α est hexagonale compacte avec a = 3,3088 Å et c = 5,2680 Å à température ambiante. La phase β est cubique centrée sur le corps avec un a = 3,73 Å estimé à 1 337 ° C (2 439 ° F).

Seules quelques utilisations de ce métal de transition inhabituel ont été développées, principalement en raison de la disponibilité limitée et du coût élevé du scandium. Sa faible densité et son point de fusion élevé suggèrent des applications comme agent d'alliage pour les métaux légers pour des applications militaires et de haute performance. Le scandium est principalement utilisé comme additif d'alliage aux alliages à base d'aluminium pour les articles de sport et dans les lampes aux halogénures métalliques à haute intensité. Lorsqu'il est allié avec de l'aluminium et des alliages à base d'aluminium, le scandium limite la croissance des grains à haute température.

La chimie du scandium ressemble davantage à celle des autres éléments des terres rares à l'état d'oxydation +3 qu'à celle de l'aluminium ou du titane. Cependant, une partie de son comportement est atypique des terres rares en raison de son rayon ionique significativement plus petit (1,66 Å pour la coordination numéro 12) par rapport à la moyenne des terres rares (1,82 Å pour la coordination numéro 12). Pour cette raison, l' ion Sc ³⁺ est un acide relativement fort et a une tendance beaucoup plus grande à former des ions complexes.

Propriétés des éléments

numéro atomique	21
poids atomique	44.95591
point de fusion	1541 ° C (2806 ° F)
point d'ébullition	2836 ° C (5137 ° F)
gravité spécifique	2,989 (24 ° C ou 75 ° F)
état d'oxydation	+3
configuration électronique	[Ar] 3d ¹ 4s ²