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  6. Scandium

Scandium

Scandium ist ein silberweißes Leichtmetall. Es ist mit einem 3d-Elektron das am einfachsten aufgebaute Nebengruppenelement. Es bildet ausschließlich Verbindungen mit der Oxidationsstufe III, die chemisch den Aluminiumverbindungen ähnlich sind. Es gibt nur wenige Mineralien z. B. Thortveitit, Sc2Si2O7, in denen es angereichert ist. Scandium kann durch Schmelzflusselektrolyse aus ScCl3 gewonnen werden. Technische Anwendungen gibt es zzt. kaum.

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Eigenschaften des Elements

Einordnung in das Periodensystem
der Elemente und Eigenschaften
Atombau
Ordnungszahl: 2121 Protonen
21 Elektronen
4. Periode4 besetzte Elektronenschalen
III. Nebengruppe3 Außenelektronen
Elektronenkonfiguration im GrundzustandAr 4s23d1
Elektronegativität1,3
Ionisierungsenergie in eV6,54
häufigste OxidationszahlenIII
Atommasse des Elements in u44,96
Atomradius in 10- 1 0m1,606
Ionenradius in 10- 1 0m0,83
Aggregatzustand im Normalzustandfest

Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur

Dichte in Bild bei 25 °C

3,0

Härte nach Mohs2,5
Schallgeschwindigkeit in Bild 
Schmelztemperatur in °C1540
spezifische Schmelzwärme in Bild353,7
Siedetemperatur in °C2730
spezifische Verdampfungswärme in Bild7401,8
Standardentropie S0 in Bild35
Wärmeleitfähigkeit in Bild bei 27 °C15,8
spezifische Wärmekapazität in Bild0,586
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3 Bild 
spez. elektrischer Widerstand in Bild0,611
Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre,
Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe)
0,005 1

Isotope des Elements

Scandium tritt als anisotopes Element in der Natur nur in der Form eines einzelnen Isotops auf. Weitere 15 radioaktive Isotopoe, von denen einige exemplarisch in der folgenden Tabelle aufgeführt sind, wurden auf künstlichem Weg hergestellt.

Ordnungszahl ZMassen- zahl AAtommasse in uHäufigkeit
in %
Art der Strahlung
und Energie in MeV
Halbwertszeit
214342,961 165künstlichβ Bild: 1,23,9 h
 4443,959 406künstlichβ Bild: 1,53,9 h
 4544,955 919100%  
 4645,955 173künstlich

β Bild: 0,4

84 d
 4746,952 413künstlichβ Bild: 0,43,4 d
 4847,952 221künstlichβ Bild: 0,71,83 d

Weitere Eigenschaften

Scandium ist ein Element der 3. Nebengruppe (Scandiumgruppe); es ist ein weiches und silberweißes Leichtmetall. In der Kälte lässt es sich gut zu dünnen Folien walzen. Scandium ist wärmebeständig und paramagnetisch. In seinen Verbindungen bildet Scandium ausschließlich die Oxidationsstufe +III. An Luft ist Scandium beständig (bei Raumtemperatur), läuft aber allmählich unter Bildung eines gelblich goldenen Farbtons an. In feuchtem Milieu bildet sich schnell eine Scandiumhydroxidschicht.

Entdeckung

Im Jahr 1879 entdeckte der schwedische Chemiker LARS FREDRIK NILSON (1840-1899) in Uppsala das Element Scandium in den Mineralien Gadolinit und Euxenit in Form des Oxids. Den Namen erhielt es nach NILSONs Heimat Skandinavien. Übrigens hatte MENDELEJEW das Element als Eka-Bor 1871 vorausgesagt. Metallisches Scandium wurde 1937 in geringen Mengen durch Elektrolyse einer Schmelze aus Kalium-, Lithium- und Scandiumchlorid hergestellt.

Vorkommen/Herstellung

Scandium kommt recht selten vor, es steht an 50. Stelle der Elementhäufigkeit. In den typischen Mineralien der seltenen Erden kommt Scandium nur in sehr geringen Mengen als Begleiter der anderen Seltenerdmetalle vor. Das Scandium-Yttrium-Silicat Thortveitit ist das einzige scandiumreiche Mineral, das in Norwegen und auf Madagaskar vorkommt. Die Größe der Scandium-Reserven ist nicht bekannt. Scandium wird zunächst in Form des Chlorids durch Ionenaustauschverfahren von seinen Begleitelementen getrennt. Durch Schmelzflusselektrolyse einer eutektischen Mischung von Scandium(III)-chlorid, Lithiumchlorid und Kaliumchlorid wird Scandium an der Zinkkathode abgeschieden. Durch Reduktion von Scandium(III)-fluorid mit Calcium in Gegenwart von Zink- und Lithiumfluorid oder durch Reduktion des Oxids im Vakuuminduktionsofen ist man in der Lage, Scandium zu gewinnen. Die Nebenprodukte, wie Zink oder Calcium, werden abdestilliert. In größeren Mengen erhält man Scandium auch bei der Uranaufbereitung, dies stellt auch die Hauptgewinnung des Scandiums dar.

Verwendung

Eine besondere technische Bedeutung besitzt Scandium nicht. Es dient primär als Legierungsbestandteil für Titan-, Nickel- und andere Legierungen. ScI3 wird in Hochdruck-Quecksilberdampflampen zur Beleuchtung von Stadien eingesetzt.

Wichtige Verbindungen

Das sind Salze des dreiwertigen Scandiums, wie Oxide (Sc2O3), Halogenide (ScX3) und Oxidhalogenide (ScOX). Mit einwertigen Metallsulfaten und Nitraten werden Doppelsalze der Zusammensetzung Sc2(SO4)3 · 3 MSO4 · nH2O bzw. Sc(NO3)2 · MNO3 · nH2O gebildet.

Bau

Scandium bildet ein hexagonales Metallgitter.

Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Scandium." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/chemie/artikel/scandium (Abgerufen: 20. May 2025, 13:50 UTC)

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