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Scandium (21181 views - Periodic Table Of Elements)

Le scandium est l'élément chimique de numéro atomique 21, de symbole Sc. C'est un métal de transition mou, d'aspect blanc argenté. On trouve du scandium dans quelques rares minéraux en provenance de Scandinavie. Il est classé avec l'yttrium et les lanthanides dans les terres rares.
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Scandium

Scandium

Scandium
Scandium, sublimé dendritique et cube de 1 cm3
CalciumScandiumTitane
 
 
21
Sc
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   
                                           
Sc
Y
Tableau completTableau étendu
Informations générales
Nom, symbole, numéro Scandium, Sc, 21
Famille d'élémentsMétal de transition
Groupe, période, bloc 3, 4, d
Masse volumique2,989 g·cm-3 (25 °C)[1]
CouleurBlanc argenté
No CAS7440-20-2[2]
No EINECS231-129-2
Propriétés atomiques
Masse atomique44,955908 ± 0,000005 u[1]
Rayon atomique (calc)160 pm (184 pm)
Rayon de covalence170 ± 7 pm[3]
Configuration électronique[Ar] 4s2 3d1
Électrons par niveau d’énergie2, 8, 9, 2
État(s) d’oxydation3
Oxydebase faible
Système cristallinHexagonal compact
Propriétés physiques
État ordinairesolide
Point de fusion1 541 °C[1]
Point d’ébullition2 836 °C[1]
Énergie de fusion14,1 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation314,2 kJ·mol-1
Volume molaire15,00×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur22,1 Pa à
1 538,85 °C
[réf. souhaitée]
Divers
Électronégativité (Pauling)1,36
Chaleur massique568 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique1,77×106 S·m-1
Conductivité thermique15,8 W·m-1·K-1
Énergies d’ionisation[4]
1re : 6,56149 eV 2e : 12,79977 eV
3e : 24,75666 eV 4e : 73,4894 eV
5e : 91,65 eV 6e : 110,68 eV
7e : 138,0 eV 8e : 158,1 eV
9e : 180,03 eV 10e : 225,18 eV
11e : 249,798 eV 12e : 687,36 eV
13e : 756,7 eV 14e : 830,8 eV
15e : 927,5 eV 16e : 1 009 eV
17e : 1 094 eV 18e : 1 213 eV
19e : 1 287,97 eV 20e : 5 674,8 eV
21e : 6 033,712 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD
MeV
45Sc100 %stable avec 24 neutrons
46Sc{syn.}83,79 jβ-2,36746Ti
Précautions
SGH[5]

Danger
H228, P210,
Directive 67/548/EEC[5]

F



Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le scandium est l'élément chimique de numéro atomique 21, de symbole Sc.

C'est un métal de transition mou, d'aspect blanc argenté. On trouve du scandium dans quelques rares minéraux en provenance de Scandinavie. Il est classé avec l'yttrium et les lanthanides dans les terres rares.

Isotopes

Article détaillé : Isotopes du scandium.

Le scandium possède 25 isotopes de nombre de masse variant entre 36 et 60, et 10 isomères nucléaires connus. Parmi eux, seul 45Sc est stable et constitue l'intégralité du scandium présent dans la nature, faisant du scandium à la fois un élément monoisotopique et un élément mononucléidique. Sa masse atomique standard est de 44,955912(6) u.

Caractéristiques notables

Le scandium est un élément métallique mou, rare, trivalent, très léger qui devient jaunâtre ou rose lorsqu'il est exposé à l'air. Cet élément a des propriétés chimiques intermédiaires entre celles de l'aluminium et de l'yttrium. L'état d'oxydation le plus commun du scandium est +3.

Applications

La production mondiale est faible, de l'ordre de quelques tonnes par an, et son prix élevé (10 000 $/kg).

En ajoutant de l'iodure de scandium dans une lampe à halogénure métallique, on obtient une source de lumière spectralement comparable au Soleil (température de couleur de 4 000 K - « blanc neutre ») qui est utilisé comme source lumineuse pour la vidéo de nuit ou en intérieur.

L'isotope radioactif 46Sc, du fait de sa demi-vie courte (84 jours), est utilisé comme marqueur dans les raffineries de pétrole lors du craquage et pour la détection de fuites de canalisations.

Le scandium possédant un point de fusion beaucoup plus élevé que celui de l'aluminium et presque aussi léger (densité 2,9) est étudié pour de possibles applications aérospatiales.

L'URSS a développé largement la production industrielle de scandium et a optimisé un alliage d'aluminium comportant 2 % de scandium, ce qui renforce considérablement les caractéristiques mécaniques de l'aluminium. Cet alliage est couramment utilisé dans les constructions aéronautiques militaires russes. Une propriété complémentaire de cet alliage est qu'il est soudable alors que ce n'est pas le cas d'un alliage aluminium lithium développé en Occident à la même époque (ce problème est aujourd'hui résolu) pour des caractéristiques mécaniques équivalentes.

Le scandium est le plus puissant des antirecristallisants connus, dans l'aluminium. Cette propriété intéresse actuellement l'industrie aéronautique. On l'utilise à des taux très faibles (inférieurs à 0,5 %) pour, par exemple, conserver une texture fibrée même après de multiples traitements thermiques.

L'oxyde de scandium (Sc2O3) peut servir à protéger des surfaces optiques car il est très dur, résistant, transparent en UV et assez résistant à la corrosion.

Histoire

Découvertes des terres rares.
Yttrium (1794)

Yttrium



Terbium (1843)



Erbium (1843)
Erbium

Erbium



Thulium (1879)



Holmium (1879)

Holmium



Dysprosium (1886)






Ytterbium (1878)

Ytterbium

Ytterbium



Lutécium (1907)




Scandium (1879)








Cérium (1803)

Cérium


Lanthane (1839)

Lanthane


Didyme (1839)
Didyme

Néodyme (1885)



Praséodyme (1885)



Samarium (1879)

Samarium

Samarium



Europium (1901)





Gadolinium (1880)







Prométhium (1947)


Diagrammes des découvertes des terres rares. Les dates entre parenthèses sont les dates d'annonces des découvertes[6]. Les branches représentent les séparations des éléments à partir d'un ancien (l'un des nouveaux éléments conservant le nom de l'ancien, sauf pour le didyme).

Le scandium (latin : scandiascandinavie) a été découvert par Lars Fredrik Nilson en 1879 lorsque lui et son équipe recherchaient des terres rares. Nilson mit en évidence le nouvel élément par analyse spectrale faite à partir de minerai d'euxénite et de gadolinite. Afin d'isoler l'élément il traita 10 kilogrammes d'euxénite afin d'obtenir 2 grammes d'oxyde de scandium (Sc2O3) très pur.

En 1869, Dmitri Mendeleïev prédit certaines propriétés du scandium qu'il nomma alors ekabore, en utilisant sa loi périodique. Per Teodor Cleve découvrit l'oxyde de scandium à peu près au même moment mais contrairement à Nilson, Cleve montra que le scandium était identique à l'ekabore.

En 1937, pour la première fois du scandium métallique est produit par électrolyse d'un mélange de potassium, de lithium, et d'oxyde de scandium fondu vers 700 à 800 °C. La première livre de scandium métallique pur à 99 % ne fut pas produite avant 1960.

Occurrence

Les seules sources de scandium concentré connues sont les minerais de thortveitite, d'euxénite et de gadolinite que l'on trouve en faible quantité en Scandinavie. On ne trouve pas naturellement de scandium métallique. Le scandium est le 23e élément le plus abondant dans le Soleil, mais seulement le 50e sur terre. On le retrouve distribué de manière uniforme sur terre dans plus de 800 minéraux. Il représente une grande partie d'un minerai rare, la thortveitite, et on le trouve aussi comme résidu après l'extraction du tungstène de la wolframite.

Le scandium est actuellement principalement un sous-produit de la purification de l'uranium. On l'isole industriellement par réduction du fluorure de scandium en présence de calcium métallique.

Isotopes

On ne trouve naturellement qu'un seul isotope du scandium le 45Sc. On a découvert 13 autres isotopes dont les plus stables sont le 46Sc avec une demi-vie de 83,79 jours, le 47Sc avec une demi-vie de 3,3492 jours, et le 48Sc d'une demi-vie de 43,67 heures. Les autres isotopes ont tous une demi-vie inférieure à 4 heures et la plus grande partie inférieure à 2 minutes. Les isotopes du scandium ont une masse atomique variant de 39,978 uma pour le 40Sc, jusqu'à 53,963 uma pour le 54Sc. Le mode de désintégration primaire pour les isotopes avant 45Sc est la capture électronique alors qu'après c'est l'émission béta.

Précautions / toxicologie

La poudre de scandium métallique est inflammable.

Dans la fiction

Le scandium est un élément central de l'histoire du Cycle d'Antarès de la bande-dessinée Les Mondes d'Aldébaran du dessinateur Léo.


BérylliumMagnésiumPotassiumArgonBoreCalciumCarboneChloreFluorHéliumHydrogèneLithiumNéonAzoteOxygènePhosphorusSiliciumSodiumSulfurArgentSamariumTitaneÉtainUraniumZincZirconiumAluminium-lithium alloyAimant AlNiCoBirmabrightAlliages d'aluminium pour corroyage#Série 2000 (aluminium cuivre)HiduminiumHydronaliumItalmaMagnaliumAluminium alloyY alloyMétal de WoodRose's metalChromium hydrideNichromeMegalliumStellite (alliage)VitalliumBronze au bérylliumBillon (alliage)LaitonCalamine brassChinese silverDutch metalLaiton rougeMuntz metalPinchbeck (alloy)TombacBronzeCuproaluminiumBronze arséniéBell metalFlorentine bronzeGlucydurGuanín (bronze)GunmetalBronze phosphoreuxDorure#Dorure au mercureSpeculum metalConstantanCopper hydrideCopper–tungstenBronze de CorintheCunifeCupronickelCymbal alloysAlliage de DevardaÉlectrumHepatizonManganinMaillechortMolybdochalkosOr nordiqueShakudōTumbagaAlGaGalfenolGalinstanColored goldrhoditeCrown goldÉlinvarField's metalFernicoFerroalliagePierre à briquetFerrochromeFerromanganèseFerromolybdèneFerrosiliciumFerrotitaneFerrouraniumInvarFonte (métallurgie)Hydrure de ferFonte bruteKanthalKovarStaballoyBulat steelAcier au creuset41xx steelAcier de DamasMangalloyAcier rapideMushet steelAcier maragingHigh-strength low-alloy steelReynolds 531Fer douxSpring steelAL-6XNCelestriumAlloy 20Marine grade stainlessMartensitic stainless steelSanicro 28Surgical stainless steelZeron 100Silver steelAcier à outilsAcier CortenWootzSolderTernePlomb typographiqueElektronAmalgame (métallurgie)Magnox (alloy)AlumelBrightrayChromelHaynes InternationalInconelMonelNicrosilNisilNitinolMu-métalPermalloySupermalloyHydrure de nickelAlliage plutonium-galliumNaKMischmétalTerfenol-DPseudo palladiumScandium hydrideAimant samarium-cobaltArgentium sterling silverArgent BritanniaDoré bullionGoloidPlatinum sterlingShibuichiArgent sterlingTibetan silverTitanium Beta CAlliage de titaneHydrure de titaneGum metalTitanium goldNitrure de titaneBabbitt (alloy)BritanniumAlliage plomb-étainQueen's metalWhite metalHydrure d'uranium(III)ZamakZirconium hydrideVanadiumChromeGermaniumArsenicSéléniumBromeKryptonXénonIodeTellureTechnétiumYttriumMolybdèneNiobiumStrontiumRubidiumCésiumBaryumLanthaneHafniumTantale (chimie)RhéniumTungstèneOsmiumIridiumPlatineMercure (chimie)ThalliumPoloniumAstateRadonFranciumRadiumActiniumRutherfordiumSeaborgiumBohriumHassiumMeitnériumDarmstadtiumRoentgeniumCoperniciumNihoniumFléroviumMoscoviumLivermoriumTennesseOganessonCériumPraséodymeNéodymeProméthiumEuropiumGadoliniumTerbiumDysprosiumHolmiumErbiumYtterbiumThuliumLutéciumThoriumProtactiniumNeptuniumAmériciumCuriumBerkéliumCaliforniumEinsteiniumFermiumMendéléviumNobéliumLawrenciumGraphèneÉlément chimique

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Periodic Table Of Elements

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