Факты об элементах: Скандий

Скандий — блестящий, серебристо-белый металл, легко окисляется на воздухе, легко горит и бурно реагирует с водой. В природе встречается в более чем 800 минералах в виде оксида скандия (Sc2O3).

Скандий-алюминиевые сплавы используются в аэрокосмической промышленности и других областях применения, таких как велосипедные рамы, удочки, металлические стержни для гольфа, бейсбольные биты. При использовании в качестве легирующего элемента скандий повышает прочность и долговечность алюминиевых сплавов приблизительно на 50%.

Присутствие скандия способствует выстраиванию зерен в сплаве и делает материал менее подверженным разрушению. Благодаря плотности, близкой к плотности алюминия, и более высокой температуре плавления скандий обладает высоким потенциалом для применения в металлургии. Однако, несмотря на множество полезных свойств, коммерческое использование скандия ограничено из-за высокой стоимости. Оксид скандия стоит несколько тысяч долларов за килограмм, а чистый скандий — несколько сотен тысяч долларов за килограмм.

В 1869 году знаменитый русский химик Дмитрий Иванович Менделеев заметил, что между атомными массами кальция (атомная масса 40) и титана (атомная масса 48) существует пробел. Он предсказал еще неоткрытый элемент, оксид которого будет иметь вид X2O3. Его предсказание подтвердилось в 1879 году, когда шведский химик Ларс Фредерик Нильсон открыл оксид скандия (Sc2O3). Нильсон успешно выделил несколько оксидов из эвксенита, минерала, в состав которого входит 8 оксидов металлов. Из этого минерала он выделил оксид эрбия, из которого получил оксид иттербия, а затем еще один оксид неизвестного, более легкого элемента. Это был тот самый металл, предсказанный Менделеевым, и его оксид Sc2O3.

Выделение чистого металлического скандия из его оксида — трудоемкий и дорогостоящий процесс. Только в 1937 году металлический скандий был получен путем электролиза расплавленного хлорида скандия усилиями немецких химиков Вернера Фишера, Карла Брюнгера и Ганса Гринзейзена. Потребовалось еще 20 лет, чтобы получить большой образец весом 1 фунт, и только в 1960 году был получен образец скандия с чистотой 99%. Молярная масса скандия 45, между 40 и 48, как и предсказывал Менделеев.

Вот несколько важных фактов о скандии:

Атомный номер (количество протонов в ядре): 21

Атомная масса (средняя масса атома): 44,9559

Плотность: 1,734 унции/дюйм3 (3,0 г/см3)

Фазовое состояние при комнатной температуре: твердое

Температура плавления: 2804ºF (1540ºC)

Точка кипения: 5126ºF (2830ºC)