scandium

Scandium er det 21. grunnstoffet i periodesystemet. Det har atomnummer 21, atommasse 44,96 og atomsymbol Sc.

Utdrag fra periodesystemet
Av .
Lisens: CC BY SA 4.0
Metallisk scandium. Den gule fargen på overflaten kommer fra oksidasjon.
Scandium
images-of-elements.com.
Lisens: CC BY 3.0

Scandium er et grunnstoff som i ren form er et sølvhvitt metall. Det er mykt og lett å bearbeide, og regnes som et lettmetall. Scandium brukes blant annet i legeringstilsetning i metaller til jagerfly, for å øke lysintensiteten i flombelysning og som dopingmiddel i brenselceller.

Faktaboks

Uttale

skandium

Etymologi
av latin Scandia, 'Skandinavia'; grunnstoffet ble først funnet i Skandinavia
Engelsk navn
scandium
Atomsymbol
Sc
Atomnummer
21
Relativ atommasse
44,95
Smeltepunkt
1541 °C
Kokepunkt
2836 °C
Massetetthet
2,989 g/cm³
Oksidasjontall
III
Elektronkonfigurasjon
[Ar]3d4s²

Scandium er det første grunnstoffet i gruppe 3 i periodesystemet, og er et av de sjeldne jordmetallene. Metallet oksideres i luft og det dannes et tynt oksidlag som gir det en svak oransjefarget overflate.

Det finnes mer enn 800 mineraler som inneholder scandium, men det er få mineraler som inneholder store mengder scandium. Det viktigste er det grønnsvarte thortveititt, et ekstremt sjeldent mineral som hovedsakelig finnes i Norge. I 2005 utga Postverket i Norge et frimerke med bilde av mineralet.

Bruk

Scandium blir bare fremstilt i små mengder. Det brukes blant annet i krystaller til laserformål og som tilsetning til titankarbid for å øke hardheten. Fortynnede løsninger av scandiumsulfat, Sc2(SO4)3, benyttes til å øke spiringen av frø.

I legeringer

Det russiske jagerflyet MiG-29 bruker aluminium som er styrket med scandium.
Jagerfly
Av .
Lisens: CC BY NC 2.0

Scandium brukes også som legeringstilsetning til magnesium og aluminium for å øke styrken og minske kornstørrelsen i legeringen. I tillegg har scandium høyt smeltepunkt og mange av de samme gode egenskapene som aluminium. Dette gjør metallet interessant for blant annet flyprodusenter. For eksempel er aluminiumet som benyttes i de russiske jagerflyene MiG-29 og MiG-31 tilsatt 0,3 prosent scandium.

I kvikksølvlamper

Scandium kan brukes til å øke lysintensiteten i flombelysning.
Kvikksølvlamper
Av .
Lisens: Falt i det fri (Public domain)

Scandiumjodid, ScI3, brukes som tilsetning til kvikksølvlamper for å øke lysintensiteten. Denne typen lamper benyttes derfor til flombelysning ved filming og på sportsarenaer. Scandiumjodid brukes som en fosfor i disse lampene og gir et skarpt lys som likner på normalt sollys.

I brenselceller

Scandium har blitt en viktig komponent i fast oksidbrenselceller (SOFC – Solid Oxide Fuel Cells) der den i form av scandiumoksid brukes som et dopingmiddel i en fast elektrolytter.

Scandium har også blitt benyttet som et nøytronfilter, ved at kun nøytroner innen et bestemt energiintervall kommer gjennom metallet.

Forekomst

Frimerke fra 2005 som viser mineralet thortveititt. Dette er et av de viktigste mineralene for fremstilling av scandium.

Frimerke
Av .
Lisens: Falt i det fri (Public domain)

Scandium utgjør 22 deler per million (ppm) av jordskorpen, og finnes dermed i større totalmengder enn tinn, sølv og gull. Scandium er imidlertid vidt spredt i litosfæren og finnes bare i små konsentrasjoner i lantanoidmineraler som euxenitt og gadolinitt, og i noen wolfram-, tinn-, zirkonium- og uranmineraler.

Scandiumressurser er påvist i en rekke land, blant annet i Australia, Kina, Canada, Sør-Afrika og Norge. De mulige utvinnbare ressursene er beregnet til omtrent 6,1 millioner tonn, hvorav rundt 700 000 tonn er potensielt utvinnbare med dagens teknologi. Bare i Australia er reservene av scandium anslått til rundt 37 000 tonn.

Scandium er sjeldnere på Jorden enn i stjernene. Mens det er nummer 50 rangert etter konsentrasjon i Jorden som helhet, er det nummer 31 på Sola.

Mineraler

Thortveititt fra Iveland.

Thortveititt
Av .
Lisens: Begrenset gjenbruk

Rene scandiummineraler er få og sjeldne. Det som har vært lengst kjent er thortveititt, som første gang ble funnet i Iveland i Setesdal. Andre scandiummineraler er silikatet bazzitt og fosfatet kolbeckitt (ScPO4·2H2O).

Scandium finnes i spormengder i flere mineraler enn de fleste andre metaller – mer enn 800 mineraler inneholder scandium. Årsaken til dette er at scandium lett felles som scandiumhydroksid, Sc(OH)3, selv i nøytralt vann.

I naturen

Scandium har ingen kjent biologisk rolle, men finnes likevel i planter. Et eksempel er i teplanten. Denne trenger aluminium, og siden scandium likner på aluminium finner man målbare mengder scandium i teplantens blader.

Historie

Scandium er oppkalt etter Skandinavia (mørkeblått).

Skandinavia og Norden
Av /Store norske leksikon.
Lisens: CC BY SA 3.0

Eksistensen av scandium ble forutsagt i 1869 av den russiske kjemikeren Dmitrij Mendelejev i hans første periodesystem. Grunnstoffet ble imidlertid først oppdaget av den svenske kjemikeren Lars Fredrik Nilson (1840–1899) i mineralene gadolinitt og euxenitt i 1876. Han gav det navnet scandium fordi de to mineralene til da bare var kjent fra Skandinavia.

Metallisk scandium ble først fremstilt av den tyske kjemikeren Werner Fischer (1902–2001) i 1937 ved elektrolyse av kloridet i en smelte av andre metallklorider.

Den relativt høye konsentrasjonen av scandium i Sola ble observert allerede i 1908 av den britiske kjemikeren William Crookes og den tyske astrofysikeren Gustav Eberhard (1867–1940).

Fremstilling

Scandium kan fremstilles på flere måter, avhengig av råstoffene. Ved ekstraksjon av uran får man scandium som biprodukt. Fra thortveititt fremstilles scandium som oksid (Sc2O3) ved smelting med natriumkarbonat. Fra andre forekomster (lantanoider, uranmineraler) blir det fremstilt ved bruk av ionebytting og væske–væske-ekstraksjon.

Metallet scandium kan produseres fra scandiumoksid ved først å omdanne dette til et scandiumtrifluorid, ScF3, som så reduseres med kalsium ved høy temperatur med etterfølgende destillasjon ved 1650–1700 °C.

Det produseres rundt 50 kilogram scandium per år (2024) og da hovedsakelig som et biprodukt ved annen mineralutvinningen som av titan, zirkonium, uran og andre sjeldne jordmetaller. Produksjonen har doblet seg fra 2021, som i hovedsak skyldes økt bruk av scandium i SOFC-brenselceller.

Kjemiske egenskaper

Oksidert pulver av scandium, omtrent én prosent Sc2O3.
Scandium.
Av .
Lisens: CC BY SA 4.0

Scandium er det første grunnstoffet i gruppe 3 i periodesystemet. Det vanligste ionet er Sc3+. De andre grunnstoffene i gruppe 3 er yttrium, lantanoidene og actinoidene.

Scandium regnes som et lettmetall. Scandiummetall reagerer med vann under utvikling av hydrogengass, og løser seg lett i de fleste syrer. I luft ved romtemperatur er det oksidasjonsbestandig, men det får en svak gul eller blekrosa fargetone på grunn av at det dannes en beskyttende, tynn oksidfilm på overflaten.

Forbindelser

I sine kjemiske forbindelser har scandium oksidasjonstall +III. Saltene av scandium er fargeløse. Den viktigste scandiumforbindelsen er scandiumoksid, Sc2O3. Scandiumoksid er et amfotært stoff, det vil si at det kan virke både som syre og base.

Isotoper

Det finnes bare én stabil isotop av scandium: 45Sc.

Les mer i Store norske leksikon

Eksterne lenker

Kommentarer

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg

Vi mangler fagansvarlig for Sjeldne jordarter

Vil du bli fagansvarlig? Ta kontakt