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Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Scandium sowie ihre Anwendungen und Funktionsweisen. Werfen Sie auch einen Blick auf die Liste der 8 Hersteller von Scandium und deren Firmenranking.
Inhaltsübersicht
Scandium ist ein Element mit dem Elementsymbol Sc und der Ordnungszahl 21.
Scandium ist ein Element der Gruppe 3, ein Seltenerdmetall und ein Übergangselement. Es ist ein silbriges, weiches Metall, das bei der Oxidation an der Luft eine blassgelbe oder blasspfirsichfarbene Passivität erzeugt. Es zeichnet sich auch durch seine Fähigkeit aus, bei Raumtemperatur mit Halogenelementen zu reagieren.
Scandium ist kein besonders seltenes Element auf der Erde. Sein Anteil wird auf 15-25 ppm geschätzt, womit es das fünfzigsthäufigste Element ist. Es kommt jedoch nicht in konzentrierter Form vor und ist in geringen Mengen in Mineralien enthalten.
Scandium wurde bisher weder in elementarer noch in gebundener Form in großem Umfang verwendet, nicht nur wegen seiner Reaktivität mit Halogenelementen, sondern auch wegen seines hohen Preises. In den letzten Jahren hat es jedoch als neues Material Aufmerksamkeit erregt.
Eine der bemerkenswertesten Anwendungen ist die Beleuchtung. Es wurde berichtet, dass Scandiumiodid (ScI3) in Halogenmetalldampflampen verwendet werden kann, um ein intensiveres Licht zu erzeugen. Es wurden auch andere Anwendungen gefunden, wie die Beimischung von Scandium zu Aluminiumlegierungen und zur Anode von Nickel-Alkali-Akkus, um die Spannung zu stabilisieren und die Lebensdauer zu verlängern.
Die gewichtsmäßig wichtigste Anwendung von Scandium sind Aluminium-Scandium-Legierungen, bei denen es sich um Hochleistungswerkstoffe handelt. Neben einigen Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt ist es ein Werkstoff für Sportgeräte wie Fahrräder, Baseball, Schießen und Lacrosse.
Scandium hat ein spezifisches Gewicht von 2,99, einen Schmelzpunkt von 1541 °C und einen Siedepunkt von 2836 °C. Scandium ist allmählich in Wasser und verdünnten Säuren löslich. In heißem Wasser und Säuren löst es sich leicht auf.
Allerdings reagiert es nicht mit einer 1:1-Mischung aus Flusssäure und Salpetersäure. Es wird vermutet, dass dies auf die Bildung einer Passivschicht zurückzuführen ist. Bei der Verbrennung von Scandium an der Luft entsteht eine gelblich leuchtende Flamme und es bildet sich Scandium(III)-oxid. Die Oxidationszahl von Scandium ist normalerweise +3.
Die Kristallstruktur von Scandium, die bei Raumtemperatur und Druck stabil ist, ist eine hexagonal dicht gepackte Struktur (HCP, α-Sc). Beim Erhitzen treten zwei weitere Formen auf (β, δ). Die jeweiligen Kristallstrukturen sind die kubisch dicht gepackte Struktur und das kubisch flächenzentrierte Gitter.
Der schwedische Analytiker Lars Fredrik Nilson leitete den Namen Scandium von dem lateinischen Wort scandia ab, das Skandinavien bedeutet.
Weitere bekannte Scandium-Vorkommen sind die seltenen Erze Thortveitit, Euxenit und Gadolinit, die auf der skandinavischen Halbinsel und auf der Insel Madagaskar vorkommen. Thortveitit zum Beispiel enthält bis zu 45 % Scandium als Scandiumoxid.
Durch Elektrolyse von eutektischen Mischungen aus Kalium-, Lithium- und Scandiumchlorid bei 700-800 °C entsteht Scandiummetall.
Es gibt nur ein natürlich vorkommendes Isotop von Scandium, 45Sc. Es gibt 13 bekannte radioaktive Isotope des Scandiums. Das stabilste von ihnen, 46Sc, hat eine Halbwertszeit von 83,8 Tagen.
Die Halbwertszeit von 47Sc beträgt 3,35 Tage, die von 48Sc 43,7 Stunden und alle anderen haben eine Halbwertszeit von weniger als 4 Stunden, die meisten von ihnen weniger als 2 Minuten. Darüber hinaus gibt es bei Scandium mehr als 100 Kernisomere. Die Massenzahl der Scandium-Isotope liegt zwischen 40 und 54.
Isotope mit einer Massenzahl unter 45 zerfallen, z. B. durch Elektroneneinfang, und ihr Produkt ist Kalzium. Im Gegensatz dazu zerfallen Isotope mit einer Massenzahl von mehr als 45 hauptsächlich durch Betazerfall, wobei das Zerfallsprodukt Titan ist. Stabile Isotope des Scandiums werden durch die r-Prozesse bei Supernovaexplosionen synthetisiert.
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