Scandium

Scandium (21) [Sc]

Chemische Formel: Sc
Ordnungszahl: 21
Serie: Metalle
Aussehen: silbrig weiß
Masseanteil Erdhülle: 22 ppmAggregatszustand: fest
Dichte: 2,989 g·cm⁻³Schmelzpunkt: 1541 °C

Siedepunkt: 2836 °C
Mohshärte: 2,5

Molares Volumen: 15,04 · 10⁻⁶ m³/mol

Schmelzwärme: 16 kJ/mol

Verdampfungswärme: 318 kJ/mol
CAS: 7440-20-2

Internationale Bezeichnung:

鈧, Ска́ндий, Σκάνδιο, سكانديوم, Escandio, Skandiyum, Scandio, Sc, Escândio

GHS Gefahrenstoffkennzeichnung:

H: 261-315-319
P: 231+232-280-305+351+338

EU-Gefahrenstoffkennzeichnung:

R: 36/37/38
S: 26-36

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Scandium

Scandium Metall (Reinheit 99,99%)
Scandium metal (purity 99.99%)

TREM 99,9%, Sc/TREM 99,99%

CAS Nummer: 7440-20-2

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Geschichte

Im Jahr 1871 prognostizierte Dmitri Mendelejew mit Hilfe des von ihm entwickelten Periodensystems ein neues, Eka-Bor genanntes Element, welches sich später als Scandium herausstellen sollte.

Der schwedische Chemiker Lars Fredrik Nilson, der Mendelejews Voraussagen kannte, fand 1879 in Uppsala in den Mineralen Gadolinit und Euxenit ein unbekanntes Element. Bei der spektralanalytischen Untersuchung entdeckte er neue Linien im Spektrum, die er dem neuen Element zuschrieb.

Anschließend isolierte Nilson aus mehreren Kilogramm der Minerale durch fraktionierte Kristallisation und Reduktion mit Natrium erstmals elementares Scandium in Form eines grauen Pulvers.

Der Name Scandium leitet sich von „Scandia“ ab, der lateinischen Bezeichnung für Skandinavien, der Heimatregion Nilsons und der Fundorte der Minerale.

Physikalische und Chemische Eigenschaften

Scandium ist ein silberweißes, weiches und leichtes Metall mit einem typischen metallischen Glanz. Es ist paramagnetisch und zeigt in reiner Form eine hexagonale Kristallstruktur.

Scandium ist relativ unedel und löst sich unter Wasserstoffentwicklung in verdünnten Säuren wie Salzsäure oder Schwefelsäure. In konzentrierten Säuren oder Laugen erfolgt aufgrund einer Passivierung durch Oxidbildung keine Reaktion. An der Luft ist es bei Raumtemperatur beständig, bildet aber eine dünne Oxidschicht. Bei höheren Temperaturen verbrennt es in Sauerstoff zu Scandium(III)-oxid. Mit Halogenen reagiert es bei erhöhten Temperaturen zu den entsprechenden Trihalogeniden.

Scandiumverbindungen ähneln stark denen der Lanthanoiden und des Aluminiums. Mit Aluminium bildet es Legierungen, die eine hohe Festigkeit bei geringem Gewicht aufweisen.

Bei der langsamen Abkühlung von geschmolzenem Scandium entstehen gut ausge

bildete Kristalle. Die Kristallisation gelingt umso besser, je langsamer der Prozess und je reiner das Scandium ist.

Verwendung

Aufgrund der Seltenheit und der hohen Produktionskosten wird Scandium nur in geringem Umfang industriell verwendet.

Der Großteil des produzierten Scandiums geht in Legierungen, insbesondere mit Aluminium. Scandium-Aluminium-Legierungen (z. B. Al-Sc mit 0,1–0,3 % Sc) werden in der Luft- und Raumfahrt sowie im Sportgerätebau (Baseballschläger, Fahrradrahmen) eingesetzt, da sie eine hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit bieten.

Scandium(III)-oxid wird als Zusatz in Hochleistungs-LEDs und in Keramiken für Brennstoffzellen verwendet. Scandiumiodid findet Anwendung in Metalldampflampen, um ein tageslichtähnliches Spektrum zu erzeugen.

In der Kerntechnik dient Scandium aufgrund seines hohen Neutroneneinfangquerschnitts als Tracer oder in Legierungen für Reaktorbauteile.

Toxikologie und Gefahren

Für Scandiummetall existieren nur begrenzte toxikologische Daten. Elementares Scandium gilt als wenig toxisch, kann aber mechanisch reizend auf Haut, Augen und Atemwege wirken. Scandiumverbindungen, insbesondere lösliche Salze, können allergische Reaktionen oder bei längerer Exposition Nierenschäden verursachen.

Scandium ist nicht korrosiv gegenüber den meisten Metallen, sollte aber getrennt von stark oxidierenden Stoffen gelagert werden. Bei der Verarbeitung ist auf Feinstaub zu achten, da dieser entzündlich sein kann

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