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Sc 21

Scandium (Sc)

transition-metal
Período: 4 Grupo: 3 Bloco: d

Solid

Peso atômico padrão

44,955908 u

Configuração eletrônica

[Ar] 4s2 3d1

Ponto de fusão

1540,85 °C

Ponto de ebulição

2835,85 °C

Densidade

2990 kg/m³

Estados de oxidação

0, +1, +2, +3

Eletronegatividade (Pauling)

1,36

Energia de ionização (1ª)

6,56149 eV

Ano da descoberta

1879

Raio atômico

160 pm

Detalhes

Origem do nome Latin: Scandia, Scandinavia.
País da descoberta Sweden
Descobridores Lars Nilson

Scandium is a light transition metal with chemistry dominated by the +3 oxidation state. It is chemically similar to yttrium and the lanthanides, but its small ionic radius gives some distinct coordination behavior. The element is widely dispersed in minerals and rarely occurs in rich, easily worked ores. Its technological importance is concentrated in specialty aluminum alloys, high-intensity lighting, and research materials rather than large-volume metal use.

Scandium is a silver-white metal which develops a slightly yellowish or pinkish cast upon exposure to air. A relatively soft element, scandium resembles yttrium and the rare-earth metals more than it resembles aluminum or titanium.

It is a very light metal and has a much higher melting point than aluminum, making it of interest to designers of spacecraft. Scandium is not attacked by a 1:1 mixture of HNO3 and 48% HF.

Chemically it is one of the alkaline earth elements; it readily forms a white coating of nitride in air, reacts with water, burns with a yellow-red flame.

The name derives from the Latin scandia for Scandinavia, where the mineral was found. It was discovered by the Swedish chemist Lars-Fredrik Nilson in 1879 in an ytterbium sample. In the same year, the Swedish chemist Per Theodore Cleve proved that scandium was Mendeleev's predicted "eka-boron".

Scandium was discovered by Lars Fredrik Nilson, a Swedish chemist, in 1879 while attempting to produce a sample of pure ytterbia from 10 kilograms of the mineral euxenite ((Y, Ca, Er, La, Ce, U, Th)(Nb, Ta, Ti)2O6). Scandium can be obtained from the minerals thortveitite ((Sc, Y)2Si2O7), bazzite (Be3(Sc, Al)2Si6O18) and wiikite, but is usually obtained as a byproduct of refining uranium. Metallic scandium was first produced in 1937 and the first pound (0.45 kilograms) of pure scandium was produced in 1960. Scandium is a soft, light metal that might have applications in the aerospace industry. With a cost of $270 per gram ($122,500 per pound), scandium is too expensive for widespread use.

From the Latin word Scandia, Scandinavia. On the basis of the Periodic System, Mendeleev predicted the existence of ekaboron, which would have an atomic weight between 40 of calcium and 48 of titanium. The element was discovered by Nilson in 1878 in the minerals euxenite and gadolinite, which had not yet been found anywhere except in Scandinavia. By processing 10 kg of euxenite and other residues of rare-earth minerals, Nilson was able to prepare about 2g of highly pure scandium oxide. Later scientists pointed out that Nilson's scandium was identical with Mendeleev's ekaboron.

Imagens

Propriedades

Química

Eletronegatividade (Pauling)
1,36 Comparar Eletronegatividade (Pauling) de todos os elementos →
Eletronegatividade (Allen)
1,19
Afinidade eletrônica
0,188 eV
Energia de ionização (1ª)
6,56149 eV Comparar Energia de ionização (1ª) de todos os elementos →
Energia de ionização (2ª)
12,799814 eV Comparar Energia de ionização (2ª) de todos os elementos →
Energia de ionização (3ª)
24,756924 eV Comparar Energia de ionização (3ª) de todos os elementos →
Energia de ionização (4ª)
73,489653 eV Comparar Energia de ionização (4ª) de todos os elementos →
Energia de ionização (5ª)
91,950317 eV Comparar Energia de ionização (5ª) de todos os elementos →
Estados de oxidação
0, +1, +2, +3 Comparar Estados de oxidação de todos os elementos →
Elétrons de valência
3 Comparar Elétrons de valência de todos os elementos →
Configuração eletrônica
[Ar] 4s2 3d1

Termodinâmica

Calor de fusão
0,16582889 eV Comparar Calor de fusão de todos os elementos →
Calor de vaporização
3,256465 eV Comparar Calor de vaporização de todos os elementos →
Calor de sublimação
3,923926 eV
Calor de atomização
3,923926 eV
Entalpia de atomização
3,915635 eV

Nuclear

Prótons
21 Comparar Prótons de todos os elementos →
Nêutrons
24 Comparar Nêutrons de todos os elementos →
Isótopos conhecidos
29 Comparar Isótopos conhecidos de todos os elementos →
Isótopos estáveis
1 Comparar Isótopos estáveis de todos os elementos →
Isótopo mais estável
Sc-45
Ano da descoberta
1879

Abundância

Abundância (crosta terrestre)
22 mg/kg Comparar Abundância (crosta terrestre) de todos os elementos →
Abundância (oceano)
6 × 10−7 mg/L Comparar Abundância (oceano) de todos os elementos →

Estrutura cristalina

Constante de rede a
331 pm

Estrutura eletrônica

Elétrons por camada
2, 8, 9, 2 Comparar Elétrons por camada de todos os elementos →

Identificadores

Número CAS
7440-20-2 Comparar Número CAS de todos os elementos →
Símbolo de termo
2D3/2
InChI
InChI=1S/Sc
Chave InChI
SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N

Configuração eletrônica Medido

Carga do íon
Prótons 21
Elétrons 21
Carga Neutro
Configuração Sc: 3d¹ 4s²
Configuração eletrônica
Medido
[Ar] 3d¹ 4s²
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s²
Diagrama de orbitais
1s
2/2
2s
2/2
2p
6/6
3s
2/2
3p
6/6
4s
2/2
3d
1/10 1↑
Total de elétrons: 21 Desemparelhados: 1 ?

Modelo atômico

Prótons 21
Nêutrons 24
Elétrons 21
Número de massa 45
Estabilidade Estável

Os isótopos alteram o número de nêutrons, a massa e a estabilidade — não a configuração eletrônica de um átomo neutro.

Modelo atômico esquemático, sem escala.

Assinatura atômica

Espectro de emissão / absorção

25 / 50 (50 50 com intensidade)
Medido
Emissão Visível: 380–750 nm

Distribuição isotópica

Elemento monoisotópico
Único isótopo de ocorrência natural: 45 — 100,0000%
45100,0000%Número de massaAbundância natural (%)
Número de massaMassa atômica (u)Abundância naturalMeia-vida
45 Estável44,95590828 ± 0,00000077100,0000%Estável
Medido

Fase / Estado

1 atm / 101,325 kPa
Sólido 25 °C (298,15 K)

Motivo: 1515,8 °C abaixo do ponto de fusão (1540,85 °C)

Ponto de fusão 1540,85 °C
Ponto de ebulição 2835,85 °C
Abaixo do ponto de fusão em 1515,8 °C
0 K Temperatura atual: 25 °C 6000 K
Linha do tempo das fases

Esquemático, sem escala

Sólido
Líquido
Gás
Fusão
Ebulição
25°C
Sólido
Líquido
Gás
Atual

Pontos de transição de fase

Ponto de fusão Literatura
1540,85 °C
Ponto de ebulição Literatura
2835,85 °C
Fase atual Calculado
Sólido

Energias de transição

Calor de fusão Literatura
0,16582889 eV

Energia necessária para fundir 1 mol no ponto de fusão

Calor de vaporização Literatura
3,256465 eV

Energia necessária para vaporizar 1 mol no ponto de ebulição

Calor de sublimação Literatura
3,923926 eV

Energia necessária para sublimar 1 mol no ponto de sublimação

Densidade

Densidade de referência Literatura
2990 kg/m³

Em condições padrão

Densidade atual Calculado
2990 kg/m³

Em condições padrão

Espectros atômicos

Mostrando 10 de 21. Ordenado por carga do íon (ordem crescente).

Dados de linhas disponíveis ?

ÍonCargaTotal de linhasProbabilidades de transiçãoDesignações dos níveis
Sc I 021982601682
Sc II +1829139829
Sc III +213397133
Sc IV +34084408
Sc V +445616456
Sc VI +5791275
Sc VII +6703770
Sc VIII +7754875
Sc IX +8422242
Sc X +9992999
Dados de linhas disponíveis no NIST →

Dados de níveis disponíveis ?

ÍonCargaNíveis
Sc I 0478
Sc II +1169
Sc III +244
Sc IV +3129
Sc V +4119
Sc VI +540
Sc VII +635
Sc VIII +727
Sc IX +827
Sc X +968
Dados de níveis disponíveis no NIST →
21 Sc 44.955908

Scandium — Visualizador de orbitais atômicos

[Ar]4s23d1
Níveis de energia 2 8 9 2
Estados de oxidação 0, +1, +2, +3
HOMO 3d n=3 · l=2 · m=-2
Scandium — Prévia do visualizador de orbitais atômicos
O Three.js é carregado apenas quando solicitado
21 Sc 44.955908

Scandium — Visualizador de estruturas cristalinas

Hexagonal primitiva · Pearson hP2
Experimental
Pearson hP2
Nº de coord. 12
Empacotamento 75.056%
Scandium — Prévia do visualizador de estruturas cristalinas
O Three.js é carregado apenas quando solicitado

Raios iônicos

CargaCoordenaçãoSpinRaio
+36N/D74.5 pm
+38N/D87 pm

Compostos

Sc
44,956 u
Sc
45,955 u
Sc
46,952 u
Sc
43,959 u
Sc
48,950 u
Sc
42,961 u
Sc
47,952 u
Sc+3
44,956 u
Sc
44,956 u

Isótopos (1)

Número de massaMassa atômica (u)Abundância naturalMeia-vidaModo de decaimento
45 Estável44,95590828 ± 0,00000077100,0000%Estável
stable
45 Estável
Massa atômica (u) 44,95590828 ± 0,00000077
Abundância natural 100,0000%
Meia-vida Estável
Modo de decaimento
stable

Linhas espectrais

Mostrando 50 de 946. Por padrão, são mostradas apenas as linhas espectrais com intensidade medida.

Comprimento de onda (nm)IntensidadeEstágio de ionizaçãoTipoTransiçãoExatidãoFonte
683.5026 nm640Sc Iemission3d2.(3P).4s 2P → 3d2.(3P).4p 2S*MedidaNIST
681.9491 nm485Sc Iemission3d.4s.(1D).4p 2F* → 3d.4s.(3D).5s 2DMedidaNIST
673.7872 nm465Sc Iemission3d.4s.(3D).4p 2F* → 3d.4s.(3D).4d 2GMedidaNIST
673.945 nm360Sc Iemission3d.4s.(3D).4p 2F* → 3d.4s.(3D).4d 2GMedidaNIST
681.7117 nm345Sc Iemission3d2.(3P).4s 2P → 3d2.(3P).4p 2S*MedidaNIST
682.9509 nm335Sc Iemission3d.4s.(1D).4p 2F* → 3d.4s.(3D).5s 2DMedidaNIST
406.8661 nm100Sc IIIemission3p6.4d 2D → 3p6.4f 2F*MedidaNIST
744.9141 nm90Sc IIIemission3p6.5s 2S → 3p6.5p 2P*MedidaNIST
406.121 nm80Sc IIIemission3p6.4d 2D → 3p6.4f 2F*MedidaNIST
625.6013 nm80Sc IIIemission3p6.4d 2D → 3p6.5p 2P*MedidaNIST
503.2072 nm60Sc IIIemission3p6.5p 2P* → 3p6.5d 2DMedidaNIST
630.7603 nm60Sc IIIemission3p6.4d 2D → 3p6.5p 2P*MedidaNIST
499.2886 nm50Sc IIIemission3p6.5p 2P* → 3p6.5d 2DMedidaNIST
652.5571 nm40Sc Iemission3d.4s.(3D).4p 2D* → 3d.4s.(3D).4d 2DMedidaNIST
671.4599 nm40Sc Iemission3d.4s.(3D).4p 2D* → 3d.4s.(3D).4d 4DMedidaNIST
655.7842 nm35Sc Iemission3d.4s.(1D).4p 2F* → 3d3 2D2MedidaNIST
688.5119 nm27Sc Iemission3d2.(3F).4p 4F* → 3d2.(3F).4d 4GMedidaNIST
716.9083 nm27Sc Iemission3d.4s.(3D).4p 2D* → 3d.4s.(3D).4d 2FMedidaNIST
688.1012 nm26Sc Iemission3d2.(3F).4p 4F* → 3d2.(3F).4d 4GMedidaNIST
662.0207 nm21Sc Iemission3d.4s.(3D).4p 2F* → 3d3 2FMedidaNIST
713.8107 nm19Sc Iemission3d.4s.(3D).4p 2D* → 3d.4s.(3D).4d 2FMedidaNIST
467.0407 nm18Sc IIemission3p6.3d2 1D → 3p6.3d.4p 1F*MedidaNIST
673.0754 nm18Sc Iemission3d2.(3F).4p 4D* → 4PMedidaNIST
687.7343 nm18Sc Iemission3d2.(3F).4p 4F* → 3d2.(3F).4d 4GMedidaNIST
431.4083 nm17Sc IIemission3p6.3d2 3F → 3p6.3d.4p 3D*MedidaNIST
503.1021 nm17Sc IIemission3p6.3d2 1D → 3p6.3d.4p 1P*MedidaNIST
680.4611 nm17Sc Iemission3d2.(3F).4p 4F* → 3d2.(3F).4d 4DMedidaNIST
437.4457 nm16Sc IIemission3p6.3d2 3F → 3p6.3d.4p 3F*MedidaNIST
523.9813 nm16Sc IIemission3p6.4s2 1S → 3p6.3d.4p 1P*MedidaNIST
552.679 nm16Sc IIemission3p6.3d2 1G → 3p6.3d.4p 1F*MedidaNIST
430.5714 nm15Sc IIemission3p6.3d2 3F → 3p6.3d.4p 3D*MedidaNIST
432.0732 nm15Sc IIemission3p6.3d2 3F → 3p6.3d.4p 3D*MedidaNIST
478.0863 nm15Sc IIIemission3p6.5p 2P* → 3p6.6s 2SMedidaNIST
565.7896 nm15Sc IIemission3p6.3d2 3P → 3p6.3d.4p 3P*MedidaNIST
624.5637 nm15Sc IIemission3p6.3d2 3P → 3p6.3d.4p 3D*MedidaNIST
577.1538 nm14Sc IVemission3s2.3p5.(2P*<3/2>).5s 2[3/2]* → 3s2.3p5.(2P*<3/2>).5p 2[5/2]MedidaNIST
637.0486 nm14Sc IIemission3p6.3d.4d 1F → 3p6.3d.4f 1G*MedidaNIST
660.4601 nm14Sc IIemission3p6.3d2 1D → 3p6.3d.4p 1D*MedidaNIST
680.3677 nm14Sc Iemission3d.4s.(3D).4p 2F* → 3d.4s.(3D).4d 2GMedidaNIST
725.7589 nm14Sc Iemission3d2.(3F).4p 4F* → 3d.(2D).4p2.(3P) 4FMedidaNIST
401.4484 nm13Sc IIemission3p6.3d.4s 1D → 3p6.3d.4p 3F*MedidaNIST
429.4767 nm13Sc IIemission3p6.3d2 3F → 3p6.3d.4p 3D*MedidaNIST
432.4996 nm13Sc IIemission3p6.3d2 3F → 3p6.3d.4p 3D*MedidaNIST
564.1001 nm13Sc IIemission3p6.3d2 3P → 3p6.3d.4p 3P*MedidaNIST
565.8361 nm13Sc IIemission3p6.3d2 3P → 3p6.3d.4p 3P*MedidaNIST
566.9042 nm13Sc IIemission3p6.3d2 3P → 3p6.3d.4p 3P*MedidaNIST
687.4193 nm13Sc Iemission3d2.(3F).4p 4F* → 3d2.(3F).4d 4GMedidaNIST
385.9595 nm12Sc IIemission3p6.3d.4p 1F* → 3p6.3d.5s 1DMedidaNIST
424.6822 nm12Sc IIemission3p6.3d.4s 1D → 3p6.3d.4p 1D*MedidaNIST
435.4598 nm12Sc IIemission3p6.3d2 3F → 3p6.3d.4p 3F*MedidaNIST

Propriedades ampliadas

Raios covalentes (dados ampliados)

Raio covalente (Pyykkö)
148 pm
Raio covalente (Pyykkö, ligação dupla)
116 pm
Raio covalente (Pyykkö, ligação tripla)
114 pm

Raios de van der Waals

Batsanov
230 pm
Alvarez
258 pm
UFF
329,5 pm
MM3
261 pm

Raios atômicos e metálicos

Raio atômico (Rahm)
263 pm
Raio metálico (C12)
162 pm

Escalas de numeração

Mendeleev
11
Pettifor
20
Glawe
48

Escalas de eletronegatividade

Ghosh
0
Miedema
3
Gunnarsson–Lundqvist
4
Robles–Bartolotti
3

Polarizabilidade e dispersão

Polarizabilidade dipolar
97 a.u.
Polarizabilidade dipolar (incerteza)
10 a.u.
C₆
1383 Ha·Bohr6
C₆ (Gould–Bučko)
1570 Ha·Bohr6

Afinidade química

Afinidade protônica
914 kJ/mol
Basicidade em fase gasosa
892 kJ/mol

Parâmetros de Miedema

Volume molar de Miedema
15,03 cm3/mol
Densidade eletrônica de Miedema
2

Risco de abastecimento e economia

Concentração da produção
97
Risco relativo de abastecimento
10
Distribuição das reservas
50
Estabilidade política (maior produtor)
24
Estabilidade política (detentor das maiores reservas)
24

Transições de fase e alótropos

Ponto de fusão1814,15 K
Ponto de ebulição3109,15 K

Categorias de estados de oxidação

+3 main
+1 extended
+2 extended
0 extended

Dados de referência avançados

Constantes de blindagem (7)
nOrbitalσ
1s0,5434
2p3,9454
2s6,4264
3d13,8801
3p11,5938
3s10,6602
4s16,3676
Detalhes dos raios cristalinos (2)
CargaCNSpinrcrystal (pm)Origem
3VI88,5from r^3 vs V plots,
3VIII101from r^3 vs V plots,
Modos de decaimento dos isótopos (52)
IsótopoModoIntensidade
35p—
36p—
37p—
38p—
39p100%
40B+100%
40B+p0,4%
40B+A0%
41B+100%
42B+100%
Fatores de espalhamento de raios X (598)
Energia (eV)f₁f₂
10—1,06978
10,1617—1,07987
10,3261—1,09005
10,4931—1,10033
10,6628—1,11071
10,8353—1,12118
11,0105—1,13176
11,1886—1,14243
11,3696—1,15321
11,5535—1,16408

Dados adicionais

Sources

Sources of this element.

Scandium is apparently much more abundant (the 23rd most) in the sun and certain stars than on earth (the 50th most abundant). It is widely distributed on earth, occurring in very minute quantities in over 800 mineral species. The blue color of beryl (aquamarine variety) is said to be due to scandium. It occurs as a principal component in the rare mineral thortveitite, found in Scandinavia and Malagasy. It is also found in the residues remaining after the extraction of tungsten from Zinnwald wolframite, and in wiikite and bazzite.

Most scandium is presently being recovered from thortveitite or is extracted as a by-product from uranium mill tailings. Metallic scandium was first prepared in 1937 by Fischer, Brunger, and Grienelaus who electrolyzed a eutectic melt of potassium, lithium, and scandium chlorides at 700 to 800°C. Tungsten wire and a pool of molten zinc served as the electrodes in a graphite crucible. Pure scandium is now produced by reducing scandium fluoride with calcium metal.

The production of the first pound of 99% pure scandium metal was announced in 1960.

Referências (1)

Referências

(9)
2 Atomic Mass Data Center (AMDC), International Atomic Energy Agency (IAEA)
Sc

The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.

3 IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW)
Scandium

Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.

4 IUPAC Periodic Table of the Elements and Isotopes (IPTEI)

The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.

Nota sobre a licença: Copyright (c) 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry. The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) contribution within Pubchem is provided under a CC-BY-NC-ND 4.0 license, unless otherwise stated.
5 Jefferson Lab, U.S. Department of Energy
Scandium

Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/

Nota sobre a licença: Please see citation and linking information: https://education.jlab.org/faq/index.html
6 Los Alamos National Laboratory, U.S. Department of Energy
Scandium

The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.

7 NIST Physical Measurement Laboratory
Scandium

The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database

8 PubChem Elements
Scandium

This section provides all form of data related to element Scandium.

9 PubChem Elements
Scandium

The element property data was retrieved from publications.

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Dados verificados:

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