Skandium

Skandium is 'n chemiese element in die periodieke tabel met die simbool Sc en atoomgetal van 21. Skandium is 'n sagte, silwerwit oorgangselement en kom in skaars minerale in Skandinawië voor en word soms saam met Yttrium en die lantaniede as 'n seldsame aarde geklassifiseer.

Kenmerkende eienskappe

Skandium is 'n seldsame, sagte silwerige, trivalente, ligte metaalagtige element wat 'n effense gelerige of pienk skynsel ontwikkel wanneer dit aan lug blootgestel word. Hierdie element stem baie ooreen met yttrium en seldsameaard-metale en minder met aluminium en titaan (wat nader aan dit op die periodieke tabel verskyn). Die mees algemene oksidasietoestand van skandium is +3 en die metaal word nie aangeval deur 'n 1:1 H N O₃ en 48 % HF mengsel nie.

Aanwendings

Ongeveer 20 kg (as Sc₂O₃) skandium word jaarliks in die Verenigde State verbruik om hoë-intensiteit lampe te vervaardig. Skandiumjodied wat by kwikdamplampe gevoeg word skep 'n hoogs doeltreffende kunsmatige ligbron wat na aan sonlig lyk en sodoende 'n getroue kleuroordrag met TV-kameras lewer. Ongeveer 80 kg skandium word jaarliks wêreldwyd in gloeilampe gebruik. Die radio-aktiewe isotoop Sc-46 word in raffinadery krakers as 'n spoormiddel gebruik. Die hoof toepassing op 'n volume basis beskou is vir aluminium-skandium legerings vir die lugvaartnywerheid en vir sport-toerusting (fietse, bofbalkolwe ens.) wat staatmaak op hoë werkverrigting materiale. Wanneer skandium by aluminium gevoeg word verbeter dit die sterkte (beide by kamer en verhoogde temperature), die smeebaarheid, die verouderingseienskappe en veroorsaak dit 'n fyner grein deur die vorming van die Al₃Sc fase. Verder verminder dit stollingskraking tydens sweis van hoë sterkte Al-legerings.

Geskiedenis

Dmitri Mendelejef het sy periodiese wet, in 1869, gebruik om van die eienskappe van drie onbekende elemente te voorspel insluitende een wat hy ekaboor genoem het.

Lars Frederick Nilson en sy span, het skynbaar onbewus van daardie voorspellings na 'n seldsame aard metale gesoek in 1879; deur gebruik te maak van spektrum analise het hy 'n nuwe element ontdek in die minerale euxeniet en godoliniet. Hy het dit Skandium genoem vanaf die Scandia, die Latynse benaming vir Skandinawië en deur ongeveer 10 kilogram euxeniet saam met ander seldsame-aardes te verwerk het hy ongeveer 2 gram baie suiwer skandiumoksied (Sc₂O₃) voorberei.

Per Teodor Cleve het die gevolgtrekking gemaak dat skandium goed met die voorspelde ekaboor ooreenkom en Mendelejef in Augustus daarvan in kennis gestel.

Metallieke skandium is vir die eerste keer in 1937 met behulp van elektrolise van 'n gesmelte eutektiese mengsel bestaande uit kalium, litium en skandiumchloried by 700 tot 800°C. Wolframdraad in 'n poel van vloeibare sink is as die elektrodes in 'n grafietkroesie gebruik. Die eerste pond 99% suiwer skandium metaal is egter eers in 1960 vervaardig.

Verspreiding

Seldsame minerale vanuit Skandinawië en Madagaskar soos thortveitiet, euxeniet en gadoliniet is die enigste bekende bronne van die element (wat nooit as die vrye metaal voorkom nie).

Element 21 is die element wat die 23ste mees volop element in die son en soortgelyke sterre is maar op aarde is dit slegs die 50ste mees volop element. Skandium kom wyd verspreid oor die aarde se oppervlak voor en kom in spoorhoeveelhede in meer as 800 minerale voor. Daar word geglo dat die blou kleur van die akwamaryn variëteit van beril aan die skandium daarin toegeskryf kan word. Dit maak 'n belangrike deel van die seldsame mineraal thortveitiet uit en word in residue gevind van die ontginningsproses van wolfram uit Zinnwald wolframiet.

Thortveitiet is die primêre bron van skandium met uraanmeulens se uitskot as 'n ander belangrike bron. Suiwer skandium word kommersieel vervaardig deur die skandiumfluoried met kalsium metaal te reduseer.

Isotope

Skandium wat in die natuur voorkom bestaan uit 1 stabiele isotoop Sc-45. 13 radio-isotope is al geëien waarvan Sc-46 die mees stabiele is met 'n halfleeftyd van 83.79 dae, Sc-47 met 'n halfleeftyd van 3.3492 dae en Sc-48 met 'n halfleeftyd van 43.67 ure. Die oorblywende radio-aktiewe isotope het halfleeftyd van minder as 4 ure en die meerderheid hiervan se halfleeftye is korter as 2 minute. Die element het ook 5 meta-toestande met Sc-44 die mees stabiele daarvan (t_½ 58.6 uur).

Die isotope van skandium wissel in atoommassa van 39.978 ame (Sc-40) tot 53.963 ame (Sc-54). Die primêre vervalmodus voor die enigste stabiele isotoop, Sc-45, is elektronvangs en die primêre modus daarna is beta-emmissie. Die primêre vervalprodukte voor Sc-45 is isotope van element 20 (kalsium) en die primêre produkte daarna is isotope van element 22 (titaan).