| Symbool | Sc |
|---|---|
| Atoomnummer | 21 |
| Atoommassa | 44,956 u |
| Categorie | Overgangsmetaal |
| Groep | 3 |
| Periode | 4 |
| Blok | d-blok |
| Fase bij 20 °C | vast |
| Smeltpunt | 1541 °C |
| Kookpunt | 2836 °C |
| Dichtheid | 2,99 g/cm³ |
| Elektronenconfiguratie | [Ar] 3d1 4s2 |
| Elektronen per schil | 2, 8, 9, 2 |
| Elektronegativiteit (Pauling) | 1,36 |
| Oxidatiegetallen | +3 |
| Ontdekt | 1879 door Lars Fredrik Nilson |
| Engelse naam | Scandium |
Eigenschappen van scandium
Scandium is een zacht, zilverachtig metaal dat aan de lucht een lichtgele of roze waas krijgt door oxidatie. Met een dichtheid van 2,99 g/cm³ is het bijna net zo licht als aluminium, maar het smelt pas bij 1541 °C. Chemisch gedraagt scandium zich vrijwel uitsluitend als Sc3+-ion, omdat het zijn drie valentie-elektronen (één 3d en twee 4s) gemakkelijk afstaat. Daardoor lijkt het meer op aluminium, yttrium en de lanthaniden dan op de andere overgangsmetalen; zijn verbindingen zijn meestal kleurloos. Het reageert met zuren en verbrandt in lucht met een gele vlam tot scandiumoxide (Sc2O3). Scandium wordt vaak tot de zeldzame aardmetalen gerekend. Er is maar één stabiele isotoop, scandium-45. De voorspelling van Mendelejev klopte opvallend goed: hij gaf een atoommassa van ongeveer 44 en een oxide met formule Eb2O3, precies wat Nilson en later Per Teodor Cleve vonden.
Naam. Nilson noemde het naar Scandinavië (Latijn ‘Scandia’), omdat hij het vond in Scandinavische mineralen.
Atoombouw en plaats in het periodiek systeem
Scandium staat in periode 4 en groep 3 van het periodiek systeem, in het d-blok.
Een neutraal atoom heeft 21 protonen in de kern en 21 elektronen, verdeeld over 4 schillen: 2, 8, 9, 2. Het periodenummer (4) is gelijk aan het aantal schillen.
Buren in het systeem: links/ervoor: Calcium (Ca, 20); rechts/erna: Titanium (Ti, 22); eronder in dezelfde groep: Yttrium (Y).
Andere elementen in groep 3: Yttrium.
Voorkomen
Scandium is in de aardkorst niet echt zeldzaam, ongeveer net zo algemeen als kobalt, maar het is sterk verspreid en vormt zelden geconcentreerde ertsen. Het enige echte scandiummineraal, thortveitiet, komt voor in Noorwegen en Madagaskar en is erg schaars. Daarom wordt scandium vooral gewonnen als bijproduct uit afvalstromen van uranium-, titanium- en zeldzame-aardenproductie en uit rode modder van de aluminiumindustrie. China, Rusland en de Filipijnen leveren het grootste deel. De wereldproductie bedraagt slechts enkele tientallen tonnen scandiumoxide per jaar, wat de prijs hoog houdt.
Toepassingen
- Aluminium-scandiumlegeringen zijn sterk, licht en goed lasbaar; ze worden gebruikt in honkbalknuppels, fietsframes en Russische MiG-gevechtsvliegtuigen.
- Metaalhalogenidelampen met scandiumjodide geven helder, daglichtachtig licht voor stadions en filmopnames.
- In vastestofbrandstofcellen (SOFC) verbetert scandiumoxide de geleiding van het zirkoniumoxide-elektrolyt.
- Radioactief scandium-46 wordt in olieraffinaderijen als tracer gebruikt om stromen te volgen.
Veelgestelde vragen
Is scandium een zeldzaam aardmetaal?
Ja, volgens de IUPAC-definitie hoort scandium samen met yttrium en de vijftien lanthaniden bij de zeldzame aardmetalen. Het lijkt chemisch sterk op die elementen en komt in dezelfde ertsen voor. Het is overigens niet extreem zeldzaam, maar wel moeilijk in geconcentreerde vorm te vinden.
Hoe voorspelde Mendelejev scandium?
Toen Mendelejev de elementen op atoommassa en eigenschappen rangschikte, bleef er een gat over tussen calcium en titanium. Hij voorspelde dat daar een element zou passen met atoommassa rond 44, dat lijkt op boor. In 1879 vond Nilson scandium, en de eigenschappen kwamen goed overeen met die voorspelling.