DET skandium, symbol Sc, atomnummer 21, er en overgangsmetal, der åbner ggruppe 3 af Periodiske system. Det var et af grundstofferne forudsagt af Mendeleev i sin version af det periodiske system. Han efterlod et mellemrum mellem calcium og titanium til et grundstof, som han på det tidspunkt kaldte ekaboro.
scandium er mere rigeligt i Solen end i Jordens skorpe, og få er malmene med et højt indhold af skandium. Thortveitit er et eksempel på disse mineraler, og på grund af dets sjældenhed blev det dyrere end guld i 1950'erne.
Der er få anvendelser for scandium, men det er kendt for er i stand til at forbedre egenskaberne ved aluminium når de danner en liga. I USA er det blevet brugt til fremstilling af sportsudstyr, såsom hjelme og baseballbat.
Læs også: Wolfram — overgangsmetal, der har det højeste smeltepunkt blandt metaller
Scandium resumé
Scandium er et overgangsmetal placeret i gruppe 3 i det periodiske system.
Det blev forudsagt af Mendeleev, der modtog navnet på ekaboro.
Det er mere rigeligt i Solen end i Jordens skorpe.
Scandium er fordelt som en komponent i flere mineraler, og malme med et højt skandiumindhold er sjældne.
Scandium har få anvendelsesmuligheder, men det bruges til at forbedre egenskaberne af aluminium, højlysstyrkelamper og produktion af sportsudstyr.
skandium egenskaber
Symbol: Sc.
Atom nummer: 21.
atommasse: 44.956 m.u.
Fusionspunkt: 1539°C.
Kogepunkt: 2832°C.
Elektronisk distribution: [Luft] 4s2 3d1.
elektronegativitet: 1,36.
Kemisk serie: overgang metal; gruppe 3.
Scandium egenskaber
Scandium er en metal med lav hårdhed (let ridset) og grå i farven. Utroligt nok har det flere ligheder med aluminiummetal end med andre gruppe 3-metaller - for eksempel tendensen til kun at danne trivalente kationer.
Med hensyn til reaktivitet, dette metal opløses i både sure og alkaliske opløsninger, udover at kombinere med halogener. En anden vigtig reaktion, som scandium er i stand til at udføre, er med nitrogengas, N2, der danner ScN.
skandiet spiller ingen vigtig rolle i biosfære, og indtil videre er ingen levende ting kendt for at have brug for scandium for sin overlevelse eller udvikling. Mængden af skandium, der kommer ind i fødekæderne, er meget lav, i intervallet tiendedele af et mikrogram.
Forekomst og opnåelse af scandium
skandiet har en større kosmisk overflod end jordisk. Scandium anslås at være det 23. mest udbredte grundstof i verden. sHej, mens det er den 50. mest udbredte i Jordens skorpe, i en koncentration tæt på bly.
Men i modsætning til at føre, scandium er meget spredt i hele jordskorpen, da der ikke er nogen geologiske processer, der koncentrerer det, og derfor er det til stede i små mængder i flere mineraler. Denne lave deltagelse gør metal er almindeligvis opnået som et biprodukt af uranbehandling, hvis Sc-indhold kan nå omkring 5 ppm (parts per million, eller mg/kg) i uranopløsninger.
Der er en skandiummalm, som er sjælden, hvis indhold er højt (kan nå 34% i scandia, scandium oxide III, Sc2DET3). Dens navn er thortveitita, komposition Sc2Ja2DET7, almindeligvis fundet i Iveland, Norge. Dens sjældenhed er sådan, at i 1950'erne blev prøver af denne malm solgt til en værdi over dens vægt i guld.
Scandium kan også fås fra sjældne jordarters metaller (lanthanider) ved at udfælde scandium- og kaliumsulfat, som er dårligt opløseligt i vand, eller ved at ekstrahere scandiumthiocyanat med diethylether.
Mærkeligt nok, Teblade har et højere skandiumindhold end andre planter, dog i en lille koncentration på 140 ppb, det vil sige 140 mg pr. ton. Forklaringen på dette faktum er, at teblade sandsynligvis ikke skelner kemisk mellem aluminium, som de har brug for, og scandium.
Tjek det ud på vores podcast:Hård som en diamant: hvad betyder det?
scandium applikationer
Generelt er anvendelsen af scandium ret begrænset. En af dens anvendelser er at fremstilling af lamper med høj lyskapacitet, fordi når scandiumiodid tilsættes kviksølv i damplamper af dette grundstof, opnås en højeffektiv lyskilde, der ligner sollys. Sådanne anordninger kan bruges som reflekser til f.eks. sportsbegivenheder.
Tilsætning af 0,5% Sc i aluminium øger styrken af dette metal, bevarer dets lethed og øger også dets smeltepunkt med 800 °C. Sådanne egenskaber gør det muligt at svejse for eksempel legeringen, noget der ikke er muligt med rent aluminium.
DET Rusland lagrer endda skandium af strategiske årsager, da mange dele af MiG kampfly er fremstillet med scandium legeringer.
I USA bruges scandium-legeringer til fremstilling af sportsudstyr såsom baseballbat, lacrosse-pinde og cykelstel.
scandiums historie
I 1869, da den russiske kemiker Dmitri Mendeleev udviklede det periodiske system, efterlod huller i dets skabelse, hvilket retfærdiggjorde, at de ville blive fyldt med elementer, der endnu ikke skulle opdages. I 1871, Mendeleev forudsagde, at i kløften mellem calcium og titanium, ville der være et grundstof med en atommasse tæt på 44 c.u., giver den navnet ekaboro. Præfikset eka- betyder "en" på sanskrit og angiver i praksis "den første, der følger", det vil sige grundstoffet under bor.
Allerede i 1879 opdagede den svenske kemiker Lars Fredrik Nilson, mens han analyserede prøver af mineralet euxenit og andre rester af sjældne jordarter, scandiumoxid, kaldet scandia. Nilson bemærkede derefter, at et af de udvundne metaller havde spektrallinjer af et hidtil ukendt grundstof. Spektrallinjerne var resultaterne af spektroskopisk analyse, en teknik, der er meget brugt til at identificere kemiske grundstoffer.
Også samme år lykkedes det svenskeren Per Teodor Cleve at isolere en mængde skandium og dermed bestemme dens atommasse, hvilket bekræfter, at det var ekaboro af Mendeleev. DET nyt element blev navngivet scandium, med henvisning til regionen Skandinavien.
Løste øvelser på scandium
Spørgsmål 1
Elektronkonfigurationen af skandiummetal, 21Sc, i sin grundtilstand er:
a) 1s2 2s2 2 p6 3s2 3 s6 4s2 3d1
b) 1s2 2s2 2 p6 3s2 3 s6 3d3
c) 1s2 2s2 2 p6 3s2 3 s5 4s1 3d4
d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 4s1 3d5
Svar:
når man gør elektronisk distribution scandium, indser vi, at det har atomnummer 21, det vil sige 21 protoner. I grundtilstanden er antallet af protoner er lig med antallet af elektroner, fordi atomet er elektrisk neutralt. Der skal således fordeles 21 elektroner i underniveauerne. Et underniveau kan kun modtage en elektron, hvis det forrige er fuldt udfyldt. Den korrekte fordeling er således den i bogstav A.
spørgsmål 2
I 1871 forudsagde den russiske kemiker Dmitri Mendeleev, opfinderen af det periodiske system, eksistensen af et grundstof, der på grund af sin masse skulle være mellem calcium og titanium. Dette element blev så kaldt ekaboro af Mendeleev. I øjeblikket er dette grundstof allerede i det periodiske system, og blev oprindeligt opdaget af Lars Fredrik Nilson i 1879.
Dette element er:
a) bor.
b) skandium.
c) vanadium.
d) strontium.
e) tantal.
Svar
Når man vurderer det periodiske system, bemærkes det, at grundstoffet, der er mellem calcium og titanium, er grundstoffet scandium (bogstav B), som faktisk blev forudsagt af Mendeleev som ekaboro.
Af Stefano Araújo Novais
Kemi lærer
