钪
鈧(拼音:,注音:,粤拼:;英語:;源于斯堪地那維亞半島拉丁語:),是一種化學元素,其化學符號为Sc,原子序數为21,原子量為908 u,是一種柔軟、銀白色的過渡性金屬。它常跟 44.955釔、鑭系元素等稀土金屬 [3]混合存在。鈧是在1879年由拉爾斯·弗雷德里克·尼爾松的團隊,在斯堪地那維亞半島的黑稀金礦(euxenite)和矽鈹釔礦(gadolinite)中,使用光譜分析發現的元素。 鈧存在於大多數稀土礦和鈾化合物的沉積物中,但它僅可以從全球某些礦場的礦石萃取,由於鈧不易取得及製備困難,所以直到1937年才首次取得,而它的應用直到1970年代才被研發出來。在1970年代人們發現鈧對於鋁合金具有增益效果,此應用目前仍是其主要用途,氧化鈧的全球貿易量約為每年10噸。 鈧化合物的性質介於鋁和釔之間。鈧和鎂之間也存在著對角線規則,就像鈹和鋁的關係。鈧是3族元素,就像其他第三族的元素,鈧的主要氧化數為+3。
外觀 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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银白色固态金属![]() | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
概況 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
名稱·符號·序數 | 钪(Scandium)·Sc·21 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
元素類別 | 过渡金属 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
族·週期·區 | 3 ·4·d | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
標準原子質量 | 44.955908(5) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
电子排布 | [氩] 3d1 4s2 2,8,9,2 ![]() 钪的电子層(2,8,9,2) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
歷史 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
預測 | 德米特里·门捷列夫(1871年) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
發現 | 拉斯·弗雷德里克·尼尔森(1879年) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
分離 | 拉斯·弗雷德里克·尼尔森 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
物理性質 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
物態 | 固态 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
密度 | (接近室温) 2.985 g·cm−3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
熔点 | 1814 K,1541 °C,2906 °F | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
沸點 | 3109 K,2836 °C,5136 °F | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
熔化热 | 14.1 kJ·mol−1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
汽化热 | 332.7 kJ·mol−1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
比熱容 | 25.52 J·mol−1·K−1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
蒸氣壓
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原子性質 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
氧化态 | +3,+2[1],+1[2] (两性) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
电离能 | 第一:633.1 kJ·mol−1 第二:1235.0 kJ·mol−1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
原子半径 | 162 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
共价半径 | 170±7 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
范德华半径 | 211 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
雜項 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
晶体结构 | 六方密堆积 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
磁序 | 顺磁性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
电阻率 | (α,poly)(预测)(25 ℃)562 n Ω·m | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
熱導率 | 15.8 W·m−1·K−1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
热膨胀系数 | (α,poly)(25 ℃)10.2 µm/(m·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
杨氏模量 | 74.4 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
剪切模量 | 29.1 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
体积模量 | 56.6 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
泊松比 | 0.279 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
布氏硬度 | 750 MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS号 | 7440-20-2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
最穩定同位素 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
主条目:钪的同位素
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属性
元素的化学特性
钪是银色的柔软金属, 被空气氧化时略带浅黄色或粉红色。钪容易风化和大多数稀酸中缓慢溶解。 它不与硝酸()和氢氟酸()1:1混合物反应,可能是由于形成了一个不渗透的钝化层。
同位素
鈧共有37個同位素,其中有1個同位素()是穩定的。
历史
1869年,门捷列夫曾预测一种称为“类硼”的未发现元素。1879年拉斯·弗雷德里克·尼尔森和他的团队从黑稀金矿(euxenite)和硅铍钇矿(gadolinite)中通过光谱分析发现这个新的元素。尼尔森制备了2克的高纯度氧化鈧。[4][5]他把这新元素命名为“Scandium”,源自拉丁文“Scandia”(斯堪的纳维亚半岛)。1937年,钪单质首次从钾、锂和氯化钪的共晶混合物于700–800 °C电解出来。[6]
生产
全球产量约每年15吨(三氧化二钪化合物),需求比供应量高50%。每年供需均在增长。
健康与安全
钪元素被认为无毒,钪化合物的动物试验已经完成。氯化钪的半数致死量已被确定为4毫克/千克腹腔和755毫克/千克口服给药。从这些结果看来钪化合物应处理为中度毒性化合物。
参考文献
- McGuire, Joseph C.; Kempter, Charles P. . Journal of Chemical Physics. 1960, 33: 1584–1585. doi:10.1063/1.1731452.
- Smith, R. E. . Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1973, 332 (1588): 113–127. doi:10.1098/rspa.1973.0015.
- IUPAC Recommendations, NOMENCLATURE OF INORGANIC CHEMISTRY
- Nilson, Lars Fredrik. . Comptes Rendus. 1879, 88: 642–647 (法语).
- Nilson, Lars Fredrik. . Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. 1879, 12 (1): 554–557. doi:10.1002/cber.187901201157 (德语).
- Fischer, Werner; Brünger, Karl; Grieneisen, Hans. . Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 1937, 231 (1–2): 54–62. doi:10.1002/zaac.19372310107 (德语).
- Ahmad, Zaki. . JOM. 2003, 55 (2): 35. Bibcode:2003JOM....55b..35A. doi:10.1007/s11837-003-0224-6.
外部連結
- 元素钪在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介紹(英文)
- —— {{LinkForElement|Sc| }}(英文)
- 元素钪在The Periodic Table of Videos(諾丁漢大學)的介紹(英文)
- 元素钪在Peter van der Krogt elements site的介紹(英文)
- WebElements.com – {{LinkForElement|Sc| }}(英文)