Sc 21

Скандий (Sc)

Переходный металл
Период: 4 Группа: 3 Блок: d

Твердое вещество

Стандартная относительная атомная масса

44,955908 u

Электронная конфигурация

[Ar] 4s2 3d1

Температура плавления

1540,85 °C

Температура кипения

2835,85 °C

Плотность

2990 kg/m³

Степени окисления

0, +1, +2, +3

Электроотрицательность (по Полингу)

1,36

Энергия ионизации (1-я)

6,56149 eV

Год открытия

1879

Атомный радиус

160 pm

Подробные сведения

Происхождение названия Латинское: Scandia, Скандинавия.
Страна открытия Швеция
Первооткрыватели Ларс Нильсон

Скандий — лёгкий переходный металл, химия которого определяется степенью окисления +3. Он химически сходен с иттрием и лантаноидами, но малый ионный радиус обусловливает некоторые отличия в координационном поведении. Элемент широко рассеян в минералах и редко встречается в богатых, легко обрабатываемых рудах. Его технологическая значимость сосредоточена в специальных алюминиевых сплавах, высокоинтенсивном освещении и исследовательских материалах, а не в крупнотоннажном использовании металла.

Скандий — серебристо-белый металл, который при контакте с воздухом приобретает слегка желтоватый или розоватый оттенок. Относительно мягкий элемент, скандий больше похож на иттрий и редкоземельные металлы, чем на алюминий или титан.

Это очень лёгкий металл, и он имеет значительно более высокую температуру плавления, чем алюминий, что представляет интерес для конструкторов космических аппаратов. На скандий не действует смесь HNO3 и 48% HF в соотношении 1:1.

Химически он является одним из щелочноземельных элементов; он легко образует в воздухе белую нитридную плёнку, реагирует с водой, горит жёлто-красным пламенем.

Название происходит от латинского scandia — Скандинавия, где был найден минерал. Он был открыт шведским химиком Ларсом-Фредриком Нильсоном в 1879 году в образце иттербия. В том же году шведский химик Пер Теодор Клеве доказал, что скандий — это предсказанный Менделеевым "эка-бор".

Скандий был открыт Ларсом Фредриком Нильсоном, шведским химиком, в 1879 году при попытке получить образец чистой иттербии из 10 килограммов минерала эвксенита ((Y, Ca, Er, La, Ce, U, Th)(Nb, Ta, Ti)2O6). Скандий можно получить из минералов тортвейтита ((Sc, Y)2Si2O7), баззита (Be3(Sc, Al)2Si6O18) и викиита, но обычно его получают как побочный продукт переработки урана. Металлический скандий впервые был получен в 1937 году, а первый фунт (0,45 килограмма) чистого скандия был получен в 1960 году. Скандий — мягкий, легкий металл, который может найти применение в аэрокосмической промышленности. При стоимости 270 долларов за грамм (122 500 долларов за фунт) скандий слишком дорог для широкого использования.

От латинского слова Scandia, Скандинавия. На основе периодической системы Менделеев предсказал существование экабора, который должен был иметь атомную массу между 40 у кальция и 48 у титана. Элемент был открыт Нильсоном в 1878 году в минералах эвксените и гадолините, которые тогда были найдены только в Скандинавии. Обработав 10 кг эвксенита и других остатков редкоземельных минералов, Нильсон смог приготовить около 2 г высокочистого оксида скандия. Позднее ученые указали, что скандий Нильсона тождественен экабору Менделеева.

Изображения

Свойства

Физические свойства

Атомный радиус (эмпирический)
160 pm Сравнить Атомный радиус (эмпирический) у всех элементов →
Ковалентный радиус
170 pm Сравнить Ковалентный радиус у всех элементов →
Ван-дер-ваальсов радиус
211 pm Сравнить Ван-дер-ваальсов радиус у всех элементов →
Металлический радиус
144 pm Сравнить Металлический радиус у всех элементов →
Плотность
2990 kg/m³ Сравнить Плотность у всех элементов →
Молярный объём
0,015 L/mol
Фаза при стандартных температуре и давлении
Твёрдое вещество Сравнить Фаза при стандартных температуре и давлении у всех элементов →
Температура плавления
1540,85 °C Сравнить Температура плавления у всех элементов →
Температура кипения
2835,85 °C Сравнить Температура кипения у всех элементов →
Теплопроводность
15,8 Вт/(м·К) Сравнить Теплопроводность у всех элементов →
Удельная теплоёмкость
0,568 Дж/(г·К) Сравнить Удельная теплоёмкость у всех элементов →
Молярная теплоёмкость
25,52 Дж/(моль·К) Сравнить Молярная теплоёмкость у всех элементов →
Кристаллическая структура
Гексагональная плотноупакованная Сравнить Кристаллическая структура у всех элементов →

Химические свойства

Электроотрицательность (по Полингу)
1,36 Сравнить Электроотрицательность (по Полингу) у всех элементов →
Электроотрицательность (по Аллену)
1,19
Сродство к электрону
0,188 eV
Энергия ионизации (1-я)
6,56149 eV Сравнить Энергия ионизации (1-я) у всех элементов →
Энергия ионизации (2-я)
12,799814 eV Сравнить Энергия ионизации (2-я) у всех элементов →
Энергия ионизации (3-я)
24,756924 eV Сравнить Энергия ионизации (3-я) у всех элементов →
Энергия ионизации (4-я)
73,489653 eV Сравнить Энергия ионизации (4-я) у всех элементов →
Энергия ионизации (5-я)
91,950317 eV Сравнить Энергия ионизации (5-я) у всех элементов →
Степени окисления
0, +1, +2, +3 Сравнить Степени окисления у всех элементов →
Валентные электроны
3 Сравнить Валентные электроны у всех элементов →
Электронная конфигурация
[Ar] 4s2 3d1

Термодинамические свойства

Теплота плавления
0,16582889 eV Сравнить Теплота плавления у всех элементов →
Теплота испарения
3,256465 eV Сравнить Теплота испарения у всех элементов →
Теплота сублимации
3,923926 eV
Теплота атомизации
3,923926 eV
Энтальпия атомизации
3,915635 eV

Ядерные свойства

Протоны
21 Сравнить Протоны у всех элементов →
Нейтроны
24 Сравнить Нейтроны у всех элементов →
Известные изотопы
29 Сравнить Известные изотопы у всех элементов →
Стабильные изотопы
1 Сравнить Стабильные изотопы у всех элементов →
Наиболее стабильный изотоп
Sc-45
Год открытия
1879

Распространённость

Содержание в земной коре
22 мг/кг Сравнить Содержание в земной коре у всех элементов →
Содержание в океане
6 × 10−7 мг/л Сравнить Содержание в океане у всех элементов →

Кристаллическая структура

Параметр решётки a
331 pm

Электронная структура

Электроны по оболочкам
2, 8, 9, 2 Сравнить Электроны по оболочкам у всех элементов →

Идентификаторы

Номер CAS
7440-20-2 Сравнить Номер CAS у всех элементов →
Символ терма
2D3/2
InChI
InChI=1S/Sc
Ключ InChI
SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N

Электронная конфигурация Измеренные

Заряд иона
Протоны 21
Электроны 21
Заряд Нейтральный атом
Конфигурация Sc: 3d¹ 4s²
Электронная конфигурация
Измеренные
[Ar] 3d¹ 4s²
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹ 4s²
Орбитальная диаграмма
1s
2/2
2s
2/2
2p
6/6
3s
2/2
3p
6/6
4s
2/2
3d
1/10 1↑
Всего электронов: 21 Неспаренные: 1 ?

Модель атома

Протоны 21
Нейтроны 24
Электроны 21
Массовое число 45
Стабильность Стабильный

Изотопы различаются числом нейтронов, массой и стабильностью, но не электронной конфигурацией нейтрального атома.

Схематическая модель атома, без соблюдения масштаба.

Атомный отпечаток

Спектр излучения / поглощения

25 / 50 (50 50 с интенсивностью)
Измеренные
Излучение Видимый диапазон: 380–750 нм

Распределение изотопов

Моноизотопный элемент
Единственный встречающийся в природе изотоп: 45 — 100,0000%
45100,0000%Массовое числоСодержание в природе (%)
Массовое числоАтомная масса (а. е. м.)Содержание в природеПериод полураспада
45 Стабильный44,95590828 ± 0,00000077100,0000%Стабильный
Измеренные

Фаза / агрегатное состояние

1 атм / 101,325 кПа
Твёрдое вещество 25 °C (298,15 К)

Причина: на 1515,8 °C ниже температуры плавления (1540,85 °C)

Температура плавления 1540,85 °C
Температура кипения 2835,85 °C
Ниже температуры плавления на 1515,8 °C
0 К Текущая температура: 25 °C 6000 К
Шкала фазовых состояний

Схематично, без соблюдения масштаба

Твёрдое вещество
Жидкость
Газ
Плавление
Кипение
25°C
Твёрдое вещество
Жидкость
Газ
Текущее значение

Температуры фазовых переходов

Температура плавления Из литературы
1540,85 °C
Температура кипения Из литературы
2835,85 °C
Текущая фаза Расчётные
Твёрдое вещество

Энергии переходов

Теплота плавления Из литературы
0,16582889 eV

Энергия, необходимая для плавления 1 моль вещества при температуре плавления

Теплота испарения Из литературы
3,256465 eV

Энергия, необходимая для испарения 1 моль вещества при температуре кипения

Теплота сублимации Из литературы
3,923926 eV

Энергия, необходимая для сублимации 1 моль вещества при температуре сублимации

Плотность

Справочная плотность Из литературы
2990 kg/m³

При стандартных условиях

Текущая плотность Расчётные
2990 kg/m³

При стандартных условиях

Атомные спектры

Показано 10 из 21. Сортировка по заряду иона (по возрастанию).

Данные о спектральных линиях ?

ИонЗарядВсего линийВероятности переходовОбозначения уровней
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
Данные NIST о спектральных линиях →

Данные об энергетических уровнях ?

ИонЗарядУровни
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
Данные NIST об энергетических уровнях →
21 Sc 44.955908

Скандий — Визуализатор атомных орбиталей

[Ar]4s23d1
Энергетические уровни 2 8 9 2
Степени окисления 0, +1, +2, +3
HOMO 3d n=3 · l=2 · m=-2
Скандий — предварительный просмотр визуализатора атомных орбиталей
Three.js загружается только по запросу
21 Sc 44.955908

Скандий — Визуализатор кристаллической структуры

Примитивная гексагональная · Символ Пирсона hP2
Экспериментальные
Символ Пирсона hP2
Коорд. число 12
Коэффициент упаковки 75.056%
Скандий — предварительный просмотр визуализатора кристаллической структуры
Three.js загружается только по запросу

Ионные радиусы

ЗарядКоординацияСпинРадиус
+36Нет данных74.5 пм
+38Нет данных87 пм

Соединения

Sc
44,956 а. е. м.
Sc
45,955 а. е. м.
Sc
46,952 а. е. м.
Sc
43,959 а. е. м.
Sc
48,950 а. е. м.
Sc
42,961 а. е. м.
Sc
47,952 а. е. м.
Sc+3
44,956 а. е. м.
Sc
44,956 а. е. м.

Изотопы (1)

Массовое числоАтомная масса (а. е. м.)Содержание в природеПериод полураспадаТип распада
45 Стабильный44,95590828 ± 0,00000077100,0000%Стабильный
stable
45 Стабильный
Атомная масса (а. е. м.) 44,95590828 ± 0,00000077
Содержание в природе 100,0000%
Период полураспада Стабильный
Тип распада
stable

Спектральные линии

Показано 50 из 946. По умолчанию показаны только спектральные линии с измеренной интенсивностью.

Длина волны (нм)ИнтенсивностьСтепень ионизацииТипПереходТочностьИсточник
683.5026 нм640Sc Iemission3d2.(3P).4s 2P → 3d2.(3P).4p 2S*ИзмереннаяNIST
681.9491 нм485Sc Iemission3d.4s.(1D).4p 2F* → 3d.4s.(3D).5s 2DИзмереннаяNIST
673.7872 нм465Sc Iemission3d.4s.(3D).4p 2F* → 3d.4s.(3D).4d 2GИзмереннаяNIST
673.945 нм360Sc Iemission3d.4s.(3D).4p 2F* → 3d.4s.(3D).4d 2GИзмереннаяNIST
681.7117 нм345Sc Iemission3d2.(3P).4s 2P → 3d2.(3P).4p 2S*ИзмереннаяNIST
682.9509 нм335Sc Iemission3d.4s.(1D).4p 2F* → 3d.4s.(3D).5s 2DИзмереннаяNIST
406.8661 нм100Sc IIIemission3p6.4d 2D → 3p6.4f 2F*ИзмереннаяNIST
744.9141 нм90Sc IIIemission3p6.5s 2S → 3p6.5p 2P*ИзмереннаяNIST
406.121 нм80Sc IIIemission3p6.4d 2D → 3p6.4f 2F*ИзмереннаяNIST
625.6013 нм80Sc IIIemission3p6.4d 2D → 3p6.5p 2P*ИзмереннаяNIST
503.2072 нм60Sc IIIemission3p6.5p 2P* → 3p6.5d 2DИзмереннаяNIST
630.7603 нм60Sc IIIemission3p6.4d 2D → 3p6.5p 2P*ИзмереннаяNIST
499.2886 нм50Sc IIIemission3p6.5p 2P* → 3p6.5d 2DИзмереннаяNIST
652.5571 нм40Sc Iemission3d.4s.(3D).4p 2D* → 3d.4s.(3D).4d 2DИзмереннаяNIST
671.4599 нм40Sc Iemission3d.4s.(3D).4p 2D* → 3d.4s.(3D).4d 4DИзмереннаяNIST
655.7842 нм35Sc Iemission3d.4s.(1D).4p 2F* → 3d3 2D2ИзмереннаяNIST
688.5119 нм27Sc Iemission3d2.(3F).4p 4F* → 3d2.(3F).4d 4GИзмереннаяNIST
716.9083 нм27Sc Iemission3d.4s.(3D).4p 2D* → 3d.4s.(3D).4d 2FИзмереннаяNIST
688.1012 нм26Sc Iemission3d2.(3F).4p 4F* → 3d2.(3F).4d 4GИзмереннаяNIST
662.0207 нм21Sc Iemission3d.4s.(3D).4p 2F* → 3d3 2FИзмереннаяNIST
713.8107 нм19Sc Iemission3d.4s.(3D).4p 2D* → 3d.4s.(3D).4d 2FИзмереннаяNIST
467.0407 нм18Sc IIemission3p6.3d2 1D → 3p6.3d.4p 1F*ИзмереннаяNIST
673.0754 нм18Sc Iemission3d2.(3F).4p 4D* → 4PИзмереннаяNIST
687.7343 нм18Sc Iemission3d2.(3F).4p 4F* → 3d2.(3F).4d 4GИзмереннаяNIST
431.4083 нм17Sc IIemission3p6.3d2 3F → 3p6.3d.4p 3D*ИзмереннаяNIST
503.1021 нм17Sc IIemission3p6.3d2 1D → 3p6.3d.4p 1P*ИзмереннаяNIST
680.4611 нм17Sc Iemission3d2.(3F).4p 4F* → 3d2.(3F).4d 4DИзмереннаяNIST
437.4457 нм16Sc IIemission3p6.3d2 3F → 3p6.3d.4p 3F*ИзмереннаяNIST
523.9813 нм16Sc IIemission3p6.4s2 1S → 3p6.3d.4p 1P*ИзмереннаяNIST
552.679 нм16Sc IIemission3p6.3d2 1G → 3p6.3d.4p 1F*ИзмереннаяNIST
430.5714 нм15Sc IIemission3p6.3d2 3F → 3p6.3d.4p 3D*ИзмереннаяNIST
432.0732 нм15Sc IIemission3p6.3d2 3F → 3p6.3d.4p 3D*ИзмереннаяNIST
478.0863 нм15Sc IIIemission3p6.5p 2P* → 3p6.6s 2SИзмереннаяNIST
565.7896 нм15Sc IIemission3p6.3d2 3P → 3p6.3d.4p 3P*ИзмереннаяNIST
624.5637 нм15Sc IIemission3p6.3d2 3P → 3p6.3d.4p 3D*ИзмереннаяNIST
577.1538 нм14Sc IVemission3s2.3p5.(2P*<3/2>).5s 2[3/2]* → 3s2.3p5.(2P*<3/2>).5p 2[5/2]ИзмереннаяNIST
637.0486 нм14Sc IIemission3p6.3d.4d 1F → 3p6.3d.4f 1G*ИзмереннаяNIST
660.4601 нм14Sc IIemission3p6.3d2 1D → 3p6.3d.4p 1D*ИзмереннаяNIST
680.3677 нм14Sc Iemission3d.4s.(3D).4p 2F* → 3d.4s.(3D).4d 2GИзмереннаяNIST
725.7589 нм14Sc Iemission3d2.(3F).4p 4F* → 3d.(2D).4p2.(3P) 4FИзмереннаяNIST
401.4484 нм13Sc IIemission3p6.3d.4s 1D → 3p6.3d.4p 3F*ИзмереннаяNIST
429.4767 нм13Sc IIemission3p6.3d2 3F → 3p6.3d.4p 3D*ИзмереннаяNIST
432.4996 нм13Sc IIemission3p6.3d2 3F → 3p6.3d.4p 3D*ИзмереннаяNIST
564.1001 нм13Sc IIemission3p6.3d2 3P → 3p6.3d.4p 3P*ИзмереннаяNIST
565.8361 нм13Sc IIemission3p6.3d2 3P → 3p6.3d.4p 3P*ИзмереннаяNIST
566.9042 нм13Sc IIemission3p6.3d2 3P → 3p6.3d.4p 3P*ИзмереннаяNIST
687.4193 нм13Sc Iemission3d2.(3F).4p 4F* → 3d2.(3F).4d 4GИзмереннаяNIST
385.9595 нм12Sc IIemission3p6.3d.4p 1F* → 3p6.3d.5s 1DИзмереннаяNIST
424.6822 нм12Sc IIemission3p6.3d.4s 1D → 3p6.3d.4p 1D*ИзмереннаяNIST
435.4598 нм12Sc IIemission3p6.3d2 3F → 3p6.3d.4p 3F*ИзмереннаяNIST

Расширенные данные о свойствах

Ковалентные радиусы (расширенные данные)

Ковалентный радиус (по Пююккё)
148 pm
Ковалентный радиус (по Пююккё, двойная связь)
116 pm
Ковалентный радиус (по Пююккё, тройная связь)
114 pm

Ван-дер-ваальсовы радиусы

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

Атомные и металлические радиусы

Атомный радиус (по Раму)
263 pm
Металлический радиус (КЧ 12)
162 pm

Шкалы нумерации

Mendeleev
11
Pettifor
20
Glawe
48

Шкалы электроотрицательности

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

Поляризуемость и дисперсия

Дипольная поляризуемость
97 a.u.
Дипольная поляризуемость (неопределённость)
10 a.u.
C₆
1383 Ha·Bohr6
C₆ (Gould–Bučko)
1570 Ha·Bohr6

Химическое сродство

Сродство к протону
914 kJ/mol
Газофазная основность
892 kJ/mol

Параметры Мидемы

Молярный объём по Мидеме
15,03 cm3/mol
Электронная плотность по Мидеме
2

Риски поставок и экономика

Концентрация производства
97
Относительный риск поставок
10
Распределение запасов
50
Политическая стабильность (ведущий производитель)
24
Политическая стабильность (страна с крупнейшими запасами)
24

Фазовые переходы и аллотропные модификации

Температура плавления1814,15 K
Температура кипения3109,15 K

Категории степеней окисления

+3 main
+1 extended
+2 extended
0 extended

Расширенные справочные данные

Константы экранирования (7)
nОрбитальσ
1s0,5434
2p3,9454
2s6,4264
3d13,8801
3p11,5938
3s10,6602
4s16,3676
Подробные данные о кристаллических радиусах (2)
ЗарядCNСпинrcrystal (pm)Происхождение
3VI88,5from r^3 vs V plots,
3VIII101from r^3 vs V plots,
Типы распада изотопов (52)
ИзотопРежимИнтенсивность
35p—
36p—
37p—
38p—
39p100%
40B+100%
40B+p0,4%
40B+A0%
41B+100%
42B+100%
Факторы рассеяния рентгеновского излучения (598)
Энергия (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

Дополнительные данные

Оценочная распространённость в земной коре

The estimated element abundance in the earth's crust.

Оценочная распространённость в земной коре

2.2×101 milligrams per kilogram

Источники (1)

Оценочная распространённость в океане

The estimated element abundance in the earth's oceans.

Оценочная распространённость в океане

6×10-7 milligrams per liter

Источники (1)

Источники

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.

Источники (1)

Источники

(9)
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.

Примечание к лицензии: 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/

Примечание к лицензии: 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.

Последнее обновление:

Данные проверены:

Содержание проверено на соответствие новейшим научным данным.