- Skandium
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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 · 10-4 % Atomar Atommasse 44,955910 u Atomradius (berechnet) 160 (184) pm Kovalenter Radius 144 pm Elektronenkonfiguration [Ar] 3d1 4s2 Elektronen pro Energieniveau 2, 8, 9, 2 Austrittsarbeit 3,50 eV 1. Ionisierungsenergie 633,1 kJ/mol 2. Ionisierungsenergie 1235,0 kJ/mol 3. Ionisierungsenergie 2388,6 kJ/mol Physikalisch Aggregatzustand fest Kristallstruktur hexagonal Dichte 2,985 g/cm3 Mohshärte 2,5 Schmelzpunkt 1814 K (1541 °C) Siedepunkt 3103 K (2830 °C) Molares Volumen 15,00 · 10-6 m3/mol Verdampfungswärme 314,2 kJ/mol Schmelzwärme 14,1 kJ/mol Dampfdruck 22,1 Pa bei 1812 K Spezifische Wärmekapazität 568 J/(kg · K) Elektrische Leitfähigkeit 1,77 · 106 A/(V · m) Wärmeleitfähigkeit 15,8 W/(m · K) Chemisch Oxidationszustände 3 Oxide (Basizität) Sc2O3 (schwach basisch) Normalpotential -2,077 V (Sc3+ + 3e- → Sc) Elektronegativität 1,36 (Pauling-Skala) Isotope Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP 43Sc 3,891 h ε 2,221 43Ca 44Sc 3,927 h ε 3,653 44Ca 45Sc 100 %
Stabil 46Sc 83,79 d β- 2,367 46Ti 47Sc 3,3492 d β- 0,600 47Ti 48Sc 43,67 h β- 3,994 48Ti 49Sc 57,2 min β- 2,006 49Ti NMR-Eigenschaften Sicherheitshinweise Gefahrstoffkennzeichnung [1] Scandium-Pulver
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 im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Sc und der Ordnungszahl 21. 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:
- Thortveitit: (Sc,Y)2Si2O7
- Euxenit
- Gadolinit
- Scandium-Ixiolit: (Ta,Nb,Sn,Mn,Fe,Sc)2O4
- Bazzit: (Sc,Fe)2Be3Si6O18
- Kolbekit: ScPO4 · 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
elementares ScandiumAufgrund 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 werden so genannte Scandiumlegierungen eingesetzt, die häufig leichter als Carbonkomponenten sind.
Sicherheitshinweise
Scandiumpulver ist brennbar und daher als feuergefährlich einzustufen.
Verbindungen
- Scandiumoxid Sc2O3
- Scandiumfluorid ScF3
- Scandiumiodid ScI3
Einzelnachweise
- ↑ Eintrag zu Scandium in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 27.4.2008 (JavaScript erforderlich)
Weblinks
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