- Scandium
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Scandium Calcium ← Scandium → Titane —
21Sc ↑ Sc ↓ Y Table complète • Table étendue Informations générales Nom, symbole, numéro Scandium, Sc, 21 Série chimique métaux de transition Groupe, période, bloc 3, 4, d Masse volumique 2,989 g·cm-3 (25 °C)[1] Couleur Blanc argenté No CAS [2] No EINECS Propriétés atomiques Masse atomique 44,955912 ± 0,000006 u[1] Rayon atomique (calc) 160 pm (184 pm) Rayon de covalence 1,70 ± 0,07 Å [3] Configuration électronique [Ar] 3d1 4s2 Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 9, 2 État(s) d’oxydation 3 Oxyde base faible Structure cristalline Hexagonale Propriétés physiques État ordinaire solide Point de fusion 1 541 °C [1] Point d’ébullition 2 836 °C [1] Énergie de fusion 14,1 kJ·mol-1 Énergie de vaporisation 314,2 kJ·mol-1 Volume molaire 15,00×10-6 m3·mol-1 Pression de vapeur 22,1 Pa à
1 538,85 °C[réf. souhaitée]Divers Électronégativité (Pauling) 1,36 Chaleur massique 568 J·kg-1·K-1 Conductivité électrique 1,77×106 S·m-1 Conductivité thermique 15,8 W·m-1·K-1 Énergies d’ionisation[4] 1re : 6,56149 eV 2e : 12,79977 eV 3e : 24,75666 eV 4e : 73,4894 eV 5e : 91,65 eV 6e : 110,68 eV 7e : 138,0 eV 8e : 158,1 eV 9e : 180,03 eV 10e : 225,18 eV 11e : 249,798 eV 12e : 687,36 eV 13e : 756,7 eV 14e : 830,8 eV 15e : 927,5 eV 16e : 1 009 eV 17e : 1 094 eV 18e : 1 213 eV 19e : 1 287,97 eV 20e : 5 674,8 eV 21e : 6 033,712 eV Isotopes les plus stables iso AN Période MD Ed PD MeV 45Sc 100 % stable avec 24 neutrons 46Sc {syn.} 83,79 j β- 2,367 46Ti Précautions Directive 67/548/EEC[5] 
FPhrases R : 11, Phrases S : 16, 43, SGH[5] 
DangerUnités 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
Scandium, sublimé dendritiques et cube de 1 cm3
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 quelques tonnes par an, et son prix élevé (10 000 $/kg).
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 4 000 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 possédant 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 intéresse actuellement l'industrie aéronautique. On l'utilise à des taux très faibles (inférieurs 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 : scandia→scandinavie) 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.
Précautions / toxicologie
La poudre de scandium métallique est inflammable.
Autres
Le scandium est un élément central de l'histoire du Cycle d'Antarès de la bande-dessinée Les Mondes d'Albéran du dessinateur Léo.
Notes et références
- (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90e éd., Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)
- Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
- (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », dans Dalton Transactions, 2008, p. 2832 - 2838 [lien DOI]
- (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, TF-CRC, 2006, 87e éd. (ISBN 0849304873), p. 10-202
- SIGMA-ALDRICH
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 Cn 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 Catégories :- Produit chimique facilement inflammable
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