Skandium

Skandium (chemická značka Sc, latinsky Scandium) je silně elektropozitivní, stříbřitě bílý, měkký kov. Oxidační číslo skandia ve většině sloučenin je +3. Průmyslové uplatnění skandia je poměrně malé, hlavní využití nachází při výrobě světelných zdrojů.

Skandium
[Ar] 3d1 4s2 45 Sc 21
↓ Periodická tabulka ↓
Obecné
Název, značka, číslo	Skandium, Sc, 21
Cizojazyčné názvy	lat. Scandium
Skupina, perioda, blok	3. skupina, 4. perioda, blok d
Chemická skupina	Přechodné kovy
Koncentrace v zemské kůře	5 až 22 ppm
Koncentrace v mořské vodě	0,00004 mg/l
Vzhled	Stříbřitě bílý, měkký a výrazně lehký kov
Identifikace
Registrační číslo CAS	7440-20-2
Atomové vlastnosti
Relativní atomová hmotnost	44,9559
Atomový poloměr	162 pm
Kovalentní poloměr	170 pm
Van der Waalsův poloměr	211 pm
Iontový poloměr	81 pm
Elektronová konfigurace	[Ar] 3d1 4s2
Oxidační čísla	+III
Elektronegativita (Paulingova stupnice)	1,36
Ionizační energie
První	633,1 KJ/mol
Druhá	1235,0 KJ/mol
Třetí	2388 KJ/mol
Látkové vlastnosti
Krystalografická soustava	Šesterečná
Molární objem	15,00×10−6 m3/mol
Mechanické vlastnosti
Hustota	2,985 g/cm3
Skupenství	Pevné
Tvrdost	2,5
Tlak syté páry	100 Pa při 2006K
Termické vlastnosti
Tepelná vodivost	15,8 W⋅m−1⋅K−1
Termodynamické vlastnosti
Teplota tání	1540,85 °C (1 814 K)
Teplota varu	2835,85 °C (3 109 K)
Skupenské teplo tání	14,1 KJ/mol
Skupenské teplo varu	332,7 KJ/mol
Měrná tepelná kapacita	25,52 Jmol−1K−1, 568 Jkg−1K−1
Elektromagnetické vlastnosti
Elektrická vodivost	1,77×106 S/m
Měrný elektrický odpor	562 nΩ·m
Standardní elektrodový potenciál	-2,03 V
Magnetické chování	Paramagnetický
Bezpečnost
GHS02 [1] Varování[1]
R-věty	R11
S-věty	S16, S43
Izotopy
I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P 44Sc umělý 58,61 hod ε β+ 3,923 9 44Ca γ 0,271 24 44Ca 45Sc 100% je stabilní s 24 neutrony 46Sc umělý 83,79 dne β− 0,3569 46Ti γ 0,889 46Ti 47Sc umělý 3,3492 dne β− 0,44 47Ti γ 1,159 47Ti 48Sc umělý 46,67 hod β− 0,661 48Ti γ 0,9 48Ti
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Vápník ≺ Sc ≻ Titan ⋎ Y

Skandium ve zkumavce

Historie

Skandium patří mezi prvky, jejichž existenci předpověděl ruský chemik a tvůrce periodické tabulky prvků Dmitrij Ivanovič Mendělejev. Roku 1869 publikoval článek o předkládaných vlastnostech doposud neobjeveného prvku, který nazval ekabor.

Objev skandia učinil švédský chemik Lars Fredrick Nilson roku 1879 pomocí spektrální analýzy, když ve spektru směsi prvků vzácných zemin z minerálů euxtenitu a gadolinitu objevil doposud neznámé spektrální linie. Rozkladem těchto minerálů a chemickým dělením vzniklé směsi se mu podařilo získat 2 g vysoce čistého oxidu skanditého (Sc₂O₃).

Čisté kovové elementární skandium bylo připraveno až roku 1937 elektrolýzou taveniny směsi draslíku, lithia a chloridu skanditého ScCl₃ při teplotě 700–800 °C na wolframové elektrodě.

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti

kovové skandium

Skandium je stříbřitě bílý, měkký a výrazně lehký kovový prvek, podobný svými vlastnostmi hliníku, titanu a lanthanoidům.

Chemicky je poměrně stálé, na vzduchu se pozvolna pokrývá vrstvičkou nažloutlého oxidu, který jej chrání před další korozí. Je odolné proti působení vlhkosti a vody, stejně tak odolává působení oxidačních kyselin.

Výskyt

Skandium se vyskytuje v přírodě v relativně velkém množství. Jeho průměrný obsah v zemské kůře se pohybuje v rozmezí 5–22 mg/kg. V mořské vodě je jeho obsah značně nízký, přibližně 0,000 04 mg/l. Ve vesmíru připadá jeden atom skandia přibližně na 1 miliardu atomů vodíku.

Přestože neexistují žádná velká ložiska rud s vysokým obsahem skandia, značné množství se získává při zpracování uranových rud. Existuje pouze jeden nerost obsahující větší množství skandia – thortveitit Sc₂Si₂O₇, jehož největší naleziště se nacházejí v Norsku.

Výroba a použití

Jelikož nemá skandium žádný velký technický význam, vyrábí se pouze v malém množství. Z větší části se získává z odpadu při zpracování uranových rud, dalším zdrojem je thortveitit, který obsahuje 35–40 % oxidu skanditého.

Skandium se používá při výrobě vysoce intenzivních zdrojů světla, radioaktivní izotop ⁴⁶Sc se používá při rafinaci ropy. Největší využití nachází ve slitinách s hliníkem, které se používají v leteckém průmyslu a při výrobě sportovního vybavení (kola, baseballové pálky, …). Používá se také jako konstrukční kov v kosmonautice.

Izotopy

Podrobnější informace naleznete v článku Izotopy skandia.

Přírodní skandium obsahuje pouze jeden stabilní izotop ⁴⁵Sc. Dále je známo celkem 25 radioizotopů, z nichž nejstabilnější je ⁴⁶Sc (poločas rozpadu = 83,79 dnů).