IL scandio, simbolo Sc, numero atomico 21, è a metallo di transizione che apre il Ggruppo 3 di Tavola periodica. Era uno degli elementi predetti da Mendeleev nella sua versione della Tavola Periodica. Lasciò uno spazio tra calcio e titanio per un elemento che, all'epoca, chiamava ekaboro.
lo scandio è più abbondante nel Sole che nella crosta terrestre, e pochi sono i minerali ad alto contenuto di scandio. La Thortveitite è un esempio di questi minerali e, a causa della sua rarità, è diventata più costosa dell'oro negli anni '50.
Ci sono pochi usi per lo scandio, ma è noto è in grado di migliorare le proprietà di alluminio quando formano una lega. Negli Stati Uniti è stato utilizzato nella produzione di attrezzature sportive, come caschi e mazze da baseball.
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Riepilogo Scandio
Lo scandio è un metallo di transizione situato nel gruppo 3 della tavola periodica.
Fu predetto da Mendeleev, ricevendo il nome di ekaboro.
È più abbondante nel Sole che nella crosta terrestre.
Lo scandio è distribuito come componente in diversi minerali e i minerali con un alto contenuto di scandio sono rari.
Lo scandio ha pochi usi, ma viene utilizzato per migliorare le proprietà dell'alluminio, delle lampade ad alta luminosità e della produzione di attrezzature sportive.
proprietà dello scandio
Simbolo: Sc.
numero atomico: 21.
massa atomica: 44.956 m.u.
Punto di fusione: 1539°C.
Punto di ebollizione: 2832°C.
Distribuzione elettronica: [Aria] 4s2 3d1.
elettronegatività: 1,36.
Serie chimica: Metallo di transizione; gruppo 3.
Caratteristiche dello scandio
Scandio è un metallo a bassa durezza (facilmente graffiabile) e di colore grigio. Sorprendentemente, ha più somiglianze con l'alluminio metallico che con altri metalli del gruppo 3, ad esempio la tendenza a formare solo cationi trivalenti.
In termini di reattività, questo metallo si dissolve sia in soluzioni acide che alcaline, oltre a combinare con alogeni. Un'altra importante reazione che lo scandio è in grado di effettuare è con azoto gassoso, N2, formando la ScN.
lo scandio non ha alcun ruolo importante nel biosfera, e finora, non è noto che nessun essere vivente abbia bisogno dello scandio per la sua sopravvivenza o sviluppo. La quantità di scandio che entra nelle catene alimentari è molto bassa, nell'ordine dei decimi di microgrammo.
Presenza e ottenimento di scandio
lo scandio ha un'abbondanza cosmica maggiore di quella terrestre. Si stima che lo scandio sia il 23° elemento più abbondante al mondo. SCiao, mentre è il 50° più abbondante del la crosta terrestre, in una concentrazione prossima a quella del piombo.
Tuttavia, a differenza del guida, lo scandio è molto disperso in tutta la crosta terrestre, non essendoci processi geologici che lo concentrano e, quindi, è presente in piccole quantità in diversi minerali. Questa bassa partecipazione fa il metallo è comunemente ottenuto come sottoprodotto della lavorazione dell'uranio, il cui contenuto di Sc può raggiungere circa 5 ppm (parti per milione, o mg/kg) in soluzioni di uranio.
C'è un minerale di scandio, che è raro, il cui contenuto è elevato (può raggiungere il 34% in scandia, ossido di scandio III, Sc2IL3). Il suo nome è thortveitita, composizione Sc2sì2IL7, comunemente trovato in Iveland, Norvegia. La sua rarità è tale che, negli anni '50, campioni di questo minerale venivano venduti per un valore superiore al suo peso in oro.
Scandio può anche essere ottenuto da metalli delle terre rare (lantanidi) facendo precipitare scandio e solfato di potassio, che è scarsamente solubile in acqua, o estraendo tiocianato di scandio usando dietiletere.
Curiosamente, Le foglie di tè hanno un contenuto di scandio più elevato rispetto ad altre piante, anche se a una piccola concentrazione di 140 ppb, ovvero 140 mg per tonnellata. La spiegazione di questo fatto è che le foglie di tè probabilmente non fanno una distinzione chimica tra l'alluminio, di cui hanno bisogno, e lo scandio.
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applicazioni di scandio
In generale, gli usi dello scandio sono piuttosto limitati. Uno dei suoi usi è quello di produzione di lampade ad alta capacità luminosa, perché quando lo ioduro di scandio viene aggiunto al mercurio nelle lampade a vapore di questo elemento, si ottiene una sorgente luminosa ad alta efficienza, simile alla luce solare. Tali dispositivi possono essere utilizzati come riflettori per eventi sportivi, ad esempio.
L'aggiunta dello 0,5% di Sc nell'alluminio aumenta la resistenza di questo metallo, mantenendone la leggerezza e aumentandone anche il punto di fusione di 800 °C. Tali proprietà consentono, ad esempio, di saldare la lega, cosa che non è possibile con l'alluminio puro.
IL La Russia ha persino scorte di scandio per ragioni strategiche, poiché molte parti dei caccia MiG sono fabbricate con leghe di scandio.
Negli Stati Uniti, le leghe di scandio sono utilizzate nella produzione di attrezzature sportive come mazze da baseball, bastoncini da lacrosse e telai di biciclette.
storia dello scandio
Nel 1869, durante lo sviluppo della Tavola periodica, il chimico russo Dmitri Mendeleev lasciò delle lacune nella sua creazione, giustificando che sarebbero state riempite da elementi ancora da scoprire. Nel 1871, Mendeleev ha previsto che nel divario tra calcio e titanio, ci sarebbe un elemento con una massa atomica prossima a 44 c.u., dandogli il nome di ekaboro. Il prefisso eka- significa “uno” in sanscrito e in pratica indicava “il primo a seguire”, cioè l'elemento sotto il boro.
Già nel 1879, il chimico svedese Lars Fredrik Nilson, mentre analizzava campioni del minerale euxenite e di altri residui di terre rare, scoprì l'ossido di scandio, chiamato scandia. Nilson ha quindi notato che uno dei metalli estratti aveva linee spettrali di un elemento fino ad allora sconosciuto. Le righe spettrali erano i risultati dell'analisi spettroscopica, una tecnica ampiamente utilizzata per identificare gli elementi chimici.
Sempre nello stesso anno, lo svedese Per Teodor Cleve riuscì ad isolare una quantità di scandio e determinarne così la massa atomica, confermando che si trattava del ekaboro di Mendeleev. IL nuovo elemento è stato chiamato scandio, in riferimento alla regione della Scandinavia.
Risolti esercizi su scandio
domanda 1
La configurazione elettronica del metallo scandio, 21Sc, nel suo stato fondamentale è:
a) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3
c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 4s1 3d4
d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 4s1 3d5
Rispondere:
quando si fa il distribuzione elettronica scandio, ci rendiamo conto che ha numero atomico 21, cioè 21 protoni. Allo stato fondamentale, il numero di protoni è uguale al numero di elettroni, perché l'atomo è elettricamente neutro. Pertanto, 21 elettroni devono essere distribuiti nei sottolivelli. Un sottolivello può ricevere un elettrone solo se il precedente è completamente riempito. Pertanto, la distribuzione corretta è quella della lettera A.
Domanda 2
Nel 1871, il chimico russo Dmitri Mendeleev, inventore della tavola periodica, predisse l'esistenza di un elemento che dovrebbe essere, a causa della sua massa, tra il calcio e il titanio. Questo elemento è stato quindi chiamato ekaboro di Mendeleev. Attualmente, questo elemento si trova già nella Tavola Periodica, essendo stato inizialmente scoperto da Lars Fredrik Nilson nel 1879.
Questo elemento è:
a) boro.
b) scandio.
c) vanadio.
d) stronzio.
e) tantalio.
Rispondere
Nel valutare la tavola periodica, si nota che l'elemento che si trova tra calcio e titanio è l'elemento scandio (lettera B), che infatti era stato predetto da Mendeleev come ekaboro.
Di Stefano Araújo Novais
Insegnante di chimica
