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钪

原子序数为21的化学元素

鈧（Scandium），其命名Scandium源自斯堪地那維亞半島的拉丁文名稱Scandia，化學符號Sc，原子序21，是一種柔軟、銀白色的過渡性金屬。它常跟釔、鑭系元素等稀土金屬 [3]混合存在。鈧是在1879年由拉斯·弗雷德里克·尼爾森的團隊，在斯堪地那維亞半島的黑稀金礦（英语：euxenite）（euxenite）和矽鈹釔礦（英语：gadolinite）（gadolinite）中，使用光譜分析發現的元素。 鈧存在於大多數稀土礦和鈾化合物的沉積物中，但它僅可以從全球某些礦場的礦石萃取，由於鈧不易取得及製備困難，所以直到1937年才首次取得，而它的應用直到1970年代才被研發出來。在1970年代人們發現鈧對於鋁合金具有增益效果，此應用目前仍是其主要用途，氧化鈧的全球貿易量約為每年10噸。 鈧化合物的性質介於鋁和釔之間。鈧和鎂之間也存在著對角線規則，就像鈹和鋁的關係。鈧是3族的元素，就像其他第三族的元素，鈧的主要氧化數為+3。

钪   21Sc
氫（非金屬）
氦（惰性氣體）
鋰（鹼金屬）
鈹（鹼土金屬）
硼（類金屬）
碳（非金屬）
氮（非金屬）
氧（非金屬）
氟（鹵素）
氖（惰性氣體）
鈉（鹼金屬）
鎂（鹼土金屬）
鋁（貧金屬）
矽（類金屬）
磷（非金屬）
硫（非金屬）
氯（鹵素）
氬（惰性氣體）
鉀（鹼金屬）
鈣（鹼土金屬）
鈧（過渡金屬）
鈦（過渡金屬）
釩（過渡金屬）
鉻（過渡金屬）
錳（過渡金屬）
鐵（過渡金屬）
鈷（過渡金屬）
鎳（過渡金屬）
銅（過渡金屬）
鋅（過渡金屬）
鎵（貧金屬）
鍺（類金屬）
砷（類金屬）
硒（非金屬）
溴（鹵素）
氪（惰性氣體）
銣（鹼金屬）
鍶（鹼土金屬）
釔（過渡金屬）
鋯（過渡金屬）
鈮（過渡金屬）
鉬（過渡金屬）
鎝（過渡金屬）
釕（過渡金屬）
銠（過渡金屬）
鈀（過渡金屬）
銀（過渡金屬）
鎘（過渡金屬）
銦（貧金屬）
錫（貧金屬）
銻（類金屬）
碲（類金屬）
碘（鹵素）
氙（惰性氣體）
銫（鹼金屬）
鋇（鹼土金屬）
鑭（鑭系元素）
鈰（鑭系元素）
鐠（鑭系元素）
釹（鑭系元素）
鉕（鑭系元素）
釤（鑭系元素）
銪（鑭系元素）
釓（鑭系元素）
鋱（鑭系元素）
鏑（鑭系元素）
鈥（鑭系元素）
鉺（鑭系元素）
銩（鑭系元素）
鐿（鑭系元素）
鎦（鑭系元素）
鉿（過渡金屬）
鉭（過渡金屬）
鎢（過渡金屬）
錸（過渡金屬）
鋨（過渡金屬）
銥（過渡金屬）
鉑（過渡金屬）
金（過渡金屬）
汞（過渡金屬）
鉈（貧金屬）
鉛（貧金屬）
鉍（貧金屬）
釙（貧金屬）
砈（類金屬）
氡（惰性氣體）
鍅（鹼金屬）
鐳（鹼土金屬）
錒（錒系元素）
釷（錒系元素）
鏷（錒系元素）
鈾（錒系元素）
錼（錒系元素）
鈽（錒系元素）
鋂（錒系元素）
鋦（錒系元素）
鉳（錒系元素）
鉲（錒系元素）
鑀（錒系元素）
鐨（錒系元素）
鍆（錒系元素）
鍩（錒系元素）
鐒（錒系元素）
鑪（過渡金屬）
𨧀（過渡金屬）
𨭎（過渡金屬）
𨨏（過渡金屬）
𨭆（過渡金屬）
䥑（預測為過渡金屬）
鐽（預測為過渡金屬）
錀（預測為過渡金屬）
鎶（過渡金屬）
鉨（預測為貧金屬）
鈇（貧金屬）
鏌（預測為貧金屬）
鉝（預測為貧金屬）
鿬（預測為鹵素）
鿫（預測為惰性氣體）
 -
↑
钪
↓
钇
钙 ← 钪 → 钛
外觀
银白色固态金属
概況
名稱·符號·序數钪（Scandium）·Sc·21
元素類別过渡金属
族·週期·區3 ·4·d
標準原子質量44.955908（5）
電子排布[氩] 3d1 4s2
2，8，9，2
钪的电子層（2，8，9，2）
歷史
預測德米特里·门捷列夫（1871年）
發現拉斯·弗雷德里克·尼尔森（1879年）
分離拉斯·弗雷德里克·尼尔森
物理性質
物態固态
密度（接近室温）
2.985 g·cm−3
熔點1814 K，1541 °C，2906 °F
沸點3109 K，2836 °C，5136 °F
熔化熱14.1 kJ·mol−1
汽化熱332.7 kJ·mol−1
比熱容25.52 J·mol−1·K−1
蒸氣壓
壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
溫/K 1645 1804 （2006） （2266） （2613） （3101）
原子性質
氧化態+3,+2[1],+1[2]
（两性）
電離能第一：633.1 kJ·mol−1

第二：1235.0 kJ·mol−1
第三：2388.6 kJ·mol−1

（更多）
原子半徑162 pm
共價半徑170±7 pm
范德華半徑211 pm
雜項
晶體結構六方密堆积
磁序顺磁性
電阻率(α,poly)（预测）（25 ℃）562 n Ω·m
熱導率15.8 W·m−1·K−1
膨脹係數(α,poly)（25 ℃）10.2 µm/(m·K)
楊氏模量74.4 GPa
剪切模量29.1 GPa
體積模量56.6 GPa
泊松比0.279
布氏硬度750 MPa
CAS號7440-20-2
最穩定同位素
主条目：钪的同位素
同位素 丰度 半衰期 (t1/2) 衰變
方式 能量（MeV） 產物
45Sc 100% 穩定，帶24個中子
46Sc 痕量 83.79 天 β− 0.3569 46Ti
γ 0.889，1.120 -
47Sc 痕量 3.3492 天 β− 0.44，0.60 47Ti
γ 0.159 -
48Sc 痕量 43.67 时 β− 0.661 48Ti
γ 0.9，1.3，1.0 -

属性编辑

元素的化学特性编辑

钪是银色的柔软金属， 被空气氧化时略带浅黄色或粉红色。钪容易风化和大多数稀酸中缓慢溶解。 它不与硝酸（ ）和氢氟酸（ ）1:1混合物反应，可能是由于形成了一个不渗透的钝化层。

同位素编辑

主条目：钪的同位素

鈧共有37個同位素，其中有1個同位素( )是穩定的。

历史编辑

1869年，门捷列夫曾预测一种称为“类硼”的未发现元素。1879年拉斯·弗雷德里克·尼尔森和他的团队从黑稀金矿（euxenite）和硅铍钇矿（gadolinite）中通过光谱分析发现这个新的元素。尼尔森制备了2克的高纯度氧化鈧。[4][5]他把这新元素命名为“Scandium”，源自拉丁文“Scandia”（斯堪的纳维亚半岛）。1937年，钪单质首次从钾、锂和氯化钪的共晶混合物于700–800 °C电解出来。[6]

生产编辑

全球产量约每年15吨（三氧化二钪化合物），需求比供应量高50%。每年供需均在增长。

应用编辑

 
米格-29部分由钪铝合金制成。[7]

钪用来制特种玻璃、轻质耐高温合金。

金屬化物燈，壽命長，消耗電力少，用作運動場照明燈和高級車的車燈。

健康与安全编辑

钪元素被认为无毒，钪化合物的动物试验已经完成。氯化钪的半数致死量已被确定为4毫克/千克腹腔和755毫克/千克口服给药。从这些结果看来钪化合物应处理为中度毒性化合物。

参考文献编辑

  1. ^ McGuire, Joseph C.; Kempter, Charles P. Preparation and Properties of Scandium Dihydride. Journal of Chemical Physics. 1960, 33: 1584–1585. doi:10.1063/1.1731452. 
  2. ^ Smith, R. E. Diatomic Hydride and Deuteride Spectra of the Second Row Transition Metals. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1973, 332 (1588): 113–127. doi:10.1098/rspa.1973.0015. 
  3. ^ IUPAC Recommendations, NOMENCLATURE OF INORGANIC CHEMISTRY
  4. ^ Nilson, Lars Fredrik. Sur l'ytterbine, terre nouvelle de M. Marignac. Comptes Rendus. 1879, 88: 642–647 （法语）. 
  5. ^ Nilson, Lars Fredrik. Ueber Scandium, ein neues Erdmetall. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. 1879, 12 (1): 554–557. doi:10.1002/cber.187901201157 （德语）. 
  6. ^ Fischer, Werner; Brünger, Karl; Grieneisen, Hans. Über das metallische Scandium. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 1937, 231 (1–2): 54–62. doi:10.1002/zaac.19372310107 （德语）. 
  7. ^ Ahmad, Zaki. The properties and application of scandium-reinforced aluminum. JOM. 2003, 55 (2): 35. Bibcode:2003JOM....55b..35A. doi:10.1007/s11837-003-0224-6. 

外部連結编辑

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