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.
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Allgemein | |||||||||||||||||||
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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]3d3d1 4s2 | ||||||||||||||||||
e- 's pro Energieniveau | 2, 8, 9, 2 | ||||||||||||||||||
Oxidationszustände (Oxid) | 3 (schwach basisch) | ||||||||||||||||||
Kristallstruktur | hexagonal | ||||||||||||||||||
Physikalisch | |||||||||||||||||||
Aggregatzustand (Magnetismus) | fest (__) | ||||||||||||||||||
Schmelzpunkt | 1814 K (1541 °C) | ||||||||||||||||||
Siedepunkt | 3103 K (2830 °C) | ||||||||||||||||||
Molares Volumen | 15,00 · 10-3 m3/mol | ||||||||||||||||||
Verdampfungswärme | 314,2 kJ/mol | ||||||||||||||||||
Schmelzwärme | 14,1 kJ/mol | ||||||||||||||||||
Dampfdruck | 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 | |||||||||||||||||||
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NMR-Eigenschaften | |||||||||||||||||||
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SI-Einheiten und Standardbedingungen werden benutzt, sofern nicht anders angegeben. |
Table of contents |
2 Abbildungen 3 Anwendungen 4 Geschichte 5 Quellen 6 Herstellung 7 Verbindungen 8 Vorsichtsmaßnahmen 9 Weblinks |
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 HNO3 and 48% HF soll es beständig sein.
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:
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
ScandiumiodidVorsichtsmaßnahmen
Scandiumpulver ist brennbar und daher als feuergefährlich einzustufen.Weblinks