7440-20-2

Scandium

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CalciumScandiumTitane
  Hexagonal.png
 
21
Sc
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Sc
Y
Table complèteTable étendue
Informations générales
Nom, Symbole, Numéro Scandium, Sc, 21
Série chimique métaux de transition
Groupe, Période, Bloc 3, 4, d
Masse volumique 2985 kg/m3
Couleur Blanc argenté
N° CAS 7440-20-2
N° EINECS 231-129-2
Propriétés atomiques
Masse atomique 44,955 910 u
Rayon atomique (calc) 160 (184) pm
Rayon de covalence 144 pm
Rayon de van der Waals  ?
Configuration électronique [Ar] 3d1 4s2
Électrons par niveau d'énergie 2, 8, 9, 2
État(s) d'oxydation 3
Oxyde base faible
Structure cristalline hexagonal
Propriétés physiques
État ordinaire solide
Température de fusion 1 540,9 °C ; 1 814 K
Température d'ébullition 2 829,9 °C ; 3 103 K
Énergie de fusion 14,1 kJ/mol
Énergie de vaporisation 314,2 kJ/mol
Température critique  K
Pression critique  Pa
Volume molaire 15,00×10-6 m3/mol
Pression de vapeur 22,1 Pa à
1 538,9 °C
[réf. souhaitée]
Vitesse du son  ? m/s à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 1,36
Chaleur massique 568 J/(kg·K)
Conductivité électrique 1,77×106 S/m
Conductivité thermique 15,8 W/(m·K)
1e Énergie d'ionisation 633,1 kJ/mol
2e Énergie d'ionisation 1235,0 kJ/mol
3e Énergie d'ionisation 2388,6 kJ/mol
4e Énergie d'ionisation 7090,6 kJ/mol
5e Énergie d'ionisation 8843 kJ/mol
6e Énergie d'ionisation 10 679 kJ/mol
7e Énergie d'ionisation 13 310 kJ/mol
8e Énergie d'ionisation 15 250 kJ/mol
9e Énergie d'ionisation 17 370 kJ/mol
10e Énergie d'ionisation 21 726 kJ/mol
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD
MeV
45Sc 100 % stable avec 24 neutrons
46Sc {syn.} 83,79 d β- 2,367 46Ti
Précautions
NFPA 704
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le scandium est un élément chimique, de symbole Sc et de numéro atomique 21.

C'est un métal de transition mou, d'aspect blanc argenté. On trouve du scandium dans quelques rares minéraux en provenance de Scandinavie. Il est classé avec l'yttrium et les lanthanides dans les terres rares.

Sommaire

Caractéristiques notables

Le scandium est un élément métallique mou, rare, trivalent, très léger qui devient jaunâtre ou rose lorsqu'il est exposé à l'air. Cet élément ressemble plus chimiquement à l'yttrium et aux terres rares qu'il ne ressemble à l'aluminium et au titane qui sont ses voisins dans le tableau périodique. L'état d'oxydation le plus commun du scandium est +3.

Applications

La production mondiale est faible, de l'ordre de 4 tonnes et son prix élevé (10 000$ le kilo).
En ajoutant de l'iodure de scandium dans une lampe à halogénure métallique, on obtient une source de lumière spectralement comparable au soleil (température de couleur de 4000 K - « blanc neutre ») qui est utilisé comme source lumineuse pour la vidéo de nuit ou en intérieur.

L'isotope radioactif 46Sc, du fait de sa demi-vie courte (84 jours), est utilisé comme marqueur dans les raffineries de pétrole lors du craquage et pour la détection de fuites de canalisations.
Le scandium possèdant un point de fusion beaucoup plus élevé que celui de l'aluminium et presque aussi léger (densité 2,9) est étudié pour de possibles applications aérospatiales.

L'URSS a développé largement la production industrielle de scandium et a optimisé un alliage d'aluminium comportant 2% de scandium, ce qui renforce considérablement les caractéristiques mécaniques de l'aluminium. Cet alliage est couramment utilisé dans les constructions aéronautiques militaires russes. Une propriété complémentaire de cet alliage est qu'il est soudable alors que ce n'est pas le cas d'un alliage aluminium lithium développé en Occident à la même époque (ce problème est aujourd'hui résolu) pour des caractéristiques mécaniques équivalentes.

Le scandium est le plus puissant des anti recristallisants connus, dans l'aluminium. Cette propriété qui intéresse actuellement l'industrie aéronautique. On l'utilise à des taux très faible (inférieur à 0,5%) pour, par exemple, conserver une texture fibrée même après de multiples traitements thermiques.


L'oxyde de scandium (Sc2O3) peut servir à protèger des surfaces optiques car il est très dur, résistant, transparent en UV et assez résistant à la corrosion.

Histoire

Scandium (latin : scandiascandinavie) a été découvert par Lars Fredrick Nilson en 1879 lorsque lui et son équipe recherchaient des terres rares. Nilson mit en évidence le nouvel élément par analyse spectrale faite à partir de minerai d'euxénite et de gadolinite. Afin d'isoler l'élément il traita 10 kilogrammes d'euxenite afin d'obtenir 2 grammes d'oxyde de scandium (Sc2O3) très pur.

En 1869 Dmitri Mendeleïev prédit certaines propriétés du scandium qu'il nomma alors ekaboron, en utilisant sa loi périodique. Per Theodor Cleve découvrit l'oxyde de scandium à peu près au même moment mais contrairement à Nilson, Cleve détermina que le scandium était identique à l'ekaboron.

En 1937, pour la première fois du scandium métallique est produit par électrolyse d'un mélange de potassium, de lithium, et d'oxyde de scandium fondu vers 700 à 800 °C. La première livre de scandium métallique pur à 99% ne fut pas produite avant 1960.

Occurrence

Les seules sources de scandium concentré connues sont les minerais de thortveitite, d'euxénite et de gadolinite que l'on trouve en faible quantité en Scandinavie. On ne trouve pas naturellement de scandium métallique. Le scandium est le 23e élément le plus abondant dans le Soleil, mais seulement le 50e sur terre. On le retrouve distribué de manière uniforme sur terre dans plus de 800 minéraux. Il représente une grande partie d'un minerai rare, la thortveitite, et on le trouve aussi comme résidu après l'extraction du tungstène de la wolframite.

Le Scandium est actuellement principalement un sous-produit de la purification de l'uranium. On l'isole industriellement par réduction du fluorure de scandium en présence de calcium métallique.

Isotopes

On ne trouve naturellement qu'un seul isotope du scandium le 45Sc. On a découvert 13 autres isotopes dont les plus stables sont le 46Sc avec une demi-vie de 83,79 jours, le 47 avec une demi-vie de 3,3492 jours, et le 48Sc d'une demi-vie de 43,67 heures. Les autres isotopes ont tous une demi-vie inférieure à 4 heures et la plus grande partie inférieure à 2 minutes. Les isotopes du scandium ont un poids atomique variant de 39,978 uma pour le 40Sc, jusqu'à 53,963 uma pour le 54Sc. Le mode de désintégration primaire pour les isotopes avant 45Sc est la capture électronique alors qu'après c'est l'émission béta.

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Voir « scandium » sur le Wiktionnaire.

Précautions / toxicologie

La poudre de scandium métallique est inflammable.


  s1 s2 g f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cp Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
   
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


Métalloïdes Non-métaux Halogènes Gaz rares
Métaux alcalins  Métaux alcalino-terreux  Métaux de transition Métaux pauvres
Lanthanides Actinides Superactinides Éléments non classés
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