スカンジウム化学元素

スカンジウム（Sc）、化学元素、周期表のグループ3の希土類金属。

スカンジウムは銀白色で適度に柔らかい金属です。空気中ではかなり安定していますが、表面にSc ₂ O ₃酸化物が形成されるため、銀白色から黄色っぽい色にゆっくりと変化します。金属はゆっくりと希酸に溶解します。ただし、フッ化水素酸（HF）は除きます。フッ化水素酸（HF）では、三フッ化保護層がそれ以上の反応を防ぎます。スカンジウムは0 K（-273°C、または-460°F）からその融点（1,541°C、または2,806°F）まで常磁性です。186キロバールを超える圧力では、-273.1°C（-459.6°F）で超伝導になります。

1871年にロシアの化学者ドミトリーイワノビッチメンデレーエフがこの元素の存在を予測し、これをエカボロンと呼んだ後、1879年にスウェーデンの化学者ラースフレドリックニルソンが希土類鉱物のガドリナイトとユーセナイトに酸化物、スカンジア、および1879年後半にスウェーデンの化学者テオドールクリーブを発見しました。スカンジウムを架空のエカボロンと特定した。スカンジウムは、多くの重いランタニド鉱石と多くのスズ、ウラン、タングステン鉱石で、一般に0.2％未満の小さな割合で見られます。トルトベイタイト（スカンジウムケイ酸塩）は、スカンジウムを約34％大量に含む唯一の鉱物ですが、残念ながらこの鉱物は非常にまれで、スカンジウムの重要な供給源ではありません。スカンジウムの宇宙存在量は比較的高いです。地球上で約50番目に豊富な元素（その存在量はベリリウムとほぼ同じ）にすぎませんが、太陽で23番目に豊富な元素です。

自然界では、スカンジウムは1つの安定同位体であるスカンジウム45の形で存在します。質量が36〜61の25（核異性体を除く）放射性同位元素のうち、最も安定なのはスカンジウム46（半減期83.79日）で、最も不安定なのはスカンジウム39（半減期300ナノ秒未満）です。）。

スカンジウムは、不溶性の硫酸スカンジウムカリウムの沈殿によって、またはジエチルエーテルによるチオシアン酸スカンジウムの抽出によって、他の希土類から分離されます。金属自体は、1938年に共融混合物（つまり、これらの成分で可能な最も低い融点を持つ混合物）での塩化カリウム、リチウム、およびスカンジウムの電気分解によって最初に準備されました。スカンジウムは現在、主に鉱物のデイビダイトからのウラン抽出の副産物として生産されており、約0.02パーセントの酸化スカンジウムを含んでいます。スカンジウムは2つの同素体（構造）の形で存在します。α相は、室温でa = 3.3088Åおよびc = 5.2680Åの六方最密充填です。β相は体心立方で、推定1,337°C（2,439°F）でa = 3.73Åです。

スカンジウムの限られた入手可能性と高いコストのために、この珍しい遷移金属のいくつかの用途のみが開発されました。その低密度と高融点は、軍事用途および高性能用途向けの軽量金属の合金化剤としての用途を示唆しています。スカンジウムの主な用途は、スポーツ用品や高輝度メタルハライドランプでのアルミニウムベースの合金への合金添加物としてです。スカンジウムは、アルミニウムおよびアルミニウムベースの合金と合金化すると、高温での結晶粒成長を制限します。

スカンジウムの化学は、酸化状態+3の他の希土類元素の化学に、アルミニウムやチタンの化学よりも類似しています。ただし、一部の動作は、希土類の平均（配位数12の1.82Å）と比較してイオン半径が大幅に小さい（配位数12の1.66Å）ため、希土類に類するものではありません。このため、Sc ³⁺イオンは比較的強い酸であり、複雑なイオンを形成する傾向がはるかに大きくなります。

要素のプロパティ

原子番号	21
原子量	44.95591
融点	1,541°C（2,806°F）
沸点	2,836°C（5,137°F）
比重	2.989（24°C、または75°F）
酸化状態	+3
電子配置	[Ar] 3d ¹ 4s ²