Skandium

21

kalsium ← skandium → titanium

-
↑
Sc
↓
Y

Jadual berkala

Umum

Nama, Simbol, Nombor

skandium, Sc, 21

Siri kimia

logam peralihan

Kumpulan, Kala, Blok

3, 4, d

Rupa

putih keperakan

Jisim atom

44.955912 (6) g/mol

Konfigurasi elektron

[Ar] 3d¹ 4s²

Bilangan elektron per petala

2, 8, 9, 2

Sifat fizikal

Keadaan

pepejal

Ketumpatan (sekitar suhu bilik)

2.985 g/cm³

Ketumpatan cecair pada takat lebur

2.80 g/cm³

Takat lebur

1814 K
(1541 °C, 2806 °F)

Takat didih

3109 K

(2836 °C, 5136 °F)

Haba pelakuran

14.1 kJ/mol

Haba pengewapan

332.7 kJ/mol

Muatan haba

(25 °C) 25.52 J/(mol·K)

Tekanan wap
P/Pa	1	10	100	1 k	10 k	100 k
pada T/K	1645	1804	(2006)	(2266)	(2613)	(3101)

Sifat atom

Struktur hablur

heksagonal

Keadaan pengoksidaan

3
(oksida bes lemah)

Keelektronegatifan

1.36 (skala Pauling)

Tenaga pengionan

pertama: 633.1 kJ/mol

kedua: 1235.0 kJ/mol

ketiga: 2388.6 kJ/mol

Jejari atom

160 pm

Jejari atom (kiraan)

184 pm

Jejari kovalen

144 pm

Lain-lain

Sifat kemagnetan

???

Kerintangan elektrik

(s.b.) (α, poly)
calc. 562 nΩ·m

Keberkonduktan haba

(300 K) 15.8 W/(m·K)

Pengembangan terma

(s.b.) (α, poly)
10.2 µm/(m·K)

Modulus Young

74.4 GPa

Modulus ricih

29.1 GPa

Modulus pukal

56.6 GPa

Nisbah Poisson

0.279

Kekerasan Brinell

750 MPa

Nombor CAS

7440-20-2

Isotop

iso	NA	separuh hayat	DM	DE (MeV)	DP
^44mSc	syn	58.61 h	IT	0.2709	⁴⁴Sc
			γ	1.0, 1.1, 1.1	-
			ε	-	⁴⁴Ca
⁴⁵Sc	100%	Sc stabil dengan 24 neutron
⁴⁶Sc	syn	83.79 d	β^-	0.3569	⁴⁶Ti
⁴⁶Sc	syn	83.79 d	γ	0.889, 1.120	-
⁴⁷Sc	syn	3.3492 d	β^-	0.44, 0.60	⁴⁷Ti
⁴⁷Sc	syn	3.3492 d	γ	0.159	-
⁴⁸Sc	syn	43.67 h	β^-	0.661	⁴⁸Ti
⁴⁸Sc	syn	43.67 h	γ	0.9, 1.3, 1.0	-

Rujukan

Skandium (Jawi: ‏سکنديوم‎code: ms is deprecated ‎) ialah unsur kimia dalam jadual berkala yang mempunyai simbol Sc dan nombor atom 21. Sejenis logam peralihan yang lembut, keperakan dan putih, skandium wujud dalam galian nadir daripada Skandinavia dan kadang kala dikelaskan bersama-sama dengan yttrium dan lantanid-lantanid sebagai nadir bumi.

Sifat-sifat utama

Skandium adalam sejenis unsur logam yang nadir, lembut, keperakan dan sangat ringan yang akan menghasilkan salutan kekuningan atau merah jambu apabila terdedah kepada udara. Logam ini tidak akan diserang oleh campuran 1:1 asid nitrik(H N O₃) dan 48% HF.

Kegunaan

Kira-kira 20 kg (dalam bentuk Sc₂O₃) skandium digunakan setiap tahun di Amerika Syarikat untuk membuat lampu berkeamatan tinggi. Skandium iodida yang dicampur ke dalam lampu wap raksa akan menghasilkan sumber cahaya buatan kecekapan tinggi yang menyerupai cahaya matahari dan membolehkan salinan warna yang baik untuk kamera TV. Lebih kurang 80 kg skandium digunakan sejagat setiap tahun dalam pembuatan lampu mentol. Isotop radioaktif Sc-46 digunakan dalam peretak penapis minyak sebagai agen penyurih.

Penggunaan utamanya dari segi isipadu ialah aloi aluminium-skandium untuk industri aeroangkasa dan juga untuk peralatan sukan (basikal, bet besbol, senjata api, dsb) yang memerlukan penggunaan bahan berprestasi tinggi. Apabila dicampur dengan aluminium, skandium boleh menghasilkan pembaikan dari segi kekuatan (pada suhu ambien dan suhu ternaik), kemuluran, tindak balas penuaan dan penghalusan ira melalui pembentukan fasa Al₃Sc. Tambahan lagi, ia dapat mengurangkan pemejalan retak semasa pengimpalan aloi aluminium berkekuatan tinggi.

Pengilang basikal mendakwa bahawa penggunaan asal aloi skandium-aluminium adalah pada muncung kon peluru berpandu balistik lancaran kapal selam Kesatuan Soviet. Kekuatan daripada hasil muncung kon tersebut adalah mencukupi untuk menembusi litupan ais tanpa kerosakan, maka membolehkan pelancaran peluru berpandu semasa masih lagi tenggelam di bawah litupan ais Artik. Sekiranya dakwaan ini benar, ini akan memberikan penjelasan mengapa simpanan stok bekas Kesatuan Soviet ialah sumber utama Skandium.

Sejarah

Dmitri Mendeleev menggunakan hukum berkala, dalam tahun 1869, untuk meramal kewujudan dan juga sifat-sifat tiga unsur yang belum diketahui termasuklah satu yang beliau namakan ekaboron.

Lars Fredrick Nilson dan pasukannya, tidak menyedari tentang ramalan tersebut pada musim bunga tahun 1879, sedang mencari logam-logam nadir bumi; dia telah menemui unsur yang baru menggunakan analisis spektra dalam mineral euksenit dan gadolinit. Beliau namakannya sebagai Skandium, daripada Latin Scandia yang bermaksud "Skandinavia", dan dengan cara pengasingan unsur dengan memproses 10 kilogram euksenit dengan sisa baki nadir bumi, beliau berjaya memperolehi 2 gram skandium oksida (Sc₂O₃) yang sangat tulen.

Per Teodor Cleve membuat kesimpulan bahawa skandium berpadanan tepat dengan ekaboran yang dicari-cari, dan telah memberitahu Mendeleev tentang perkara itu pada bulan Ogos.

Fischer, Brunger, and Grienelaus menyediakan logam skandium dengan julung-julung kalinya pada tahun 1937, melalui elektrolisis leburan eutektik kalium, litium, dan skandium klorida pada suhu 700 to 800°C. Dawai tungsten dalam sebekas zink cecair ialah elektrod-elektrod dalam mangkuk pijar grafit. Paun pertama ketulenan 99% logam skandium tidak dihasilkan sehinggalah tahun 1960.

Ragam kewujudan

Skandium teragih secara luas pada bumi, dan wujud pada kandungan yang surih dalam lebih daripada 800 mineral. Hanya galian nadir daripada Skandinavia dan Madagascar seperti tortveitit, euksenit dan gadolinit ialah sumber padat yang diketahui bagi unsur ini (yang tidak pernah dijumpai dalam bentuk unsur bebas). Ia ditemui pada hasil baki setelah tungsten disarikan daripada wolframit.

Warna biru beril jenis akuamarin dianggap disebabkan oleh skandium.

Pengasingan

Tortveitit ialah sumber perdana skandium dan hasil sampingan amang kisaran uranium juga ialah sumber penting. Skandium tulen dihasilkan secara komersil melalui penurunan skandium fluorida dengan logam kalsium.

Sumber utama skandium adalah daripada simpanan stok ketenteranan bekas Kesatuan Soviet, yang juga ialah hasil penyarian daripada amang uranium. Tidak terdapat penghasilan utama di benua Amerika dan Eropah.

Sebatian

Keadaan pengoksidaan paling biasa bagi skandium dalam sebatian adalah +3. Unsur ini menyerupai yttrium dan logam nadir bumi lebih daripada aluminium atau titanium (yang berada lebih dekat dalam jadual berkala).

Lihat juga Sebatian Skandium.

Isotop

Skandium yang wujud secara semula jadi hanyalah terdiri daripada 1 isotop stabil ⁴⁵Sc. 13 radioisotop telah dicirikan dengan isotop yang paling stabil ialah ⁴⁶Sc dengan separuh hayat 83.79 hari, ⁴⁷Sc dengan separuh hayat 3.3492 hari, dan ⁴⁸Sc dengan separuh hayat 43.67 jam. Kesemua isotop radioaktif lain mempunyai separuh hayat kurang daripada 4 jam dan kebanyakannya mempunyai separuh hayat kurang daripada 2 minit. Unsur ini juga mempunyai 5 keadaan meta dengan yang paling stabil ialah ^44mSc (t_½ 58.6 j).

Isotop-isotop skandium mempunyai berat atom yang berjulat antara 39.978 uja (⁴⁰Sc) dan 53.963 uja (⁵⁴Sc). Cara reputan utama sebelum satu-satunya isotop stabil, ⁴⁵Sc, ialah tawanan elektron dan cara utama selepas pancaran beta. Hasil reputan utama sebelum ⁴⁵Sc ialah isotop unsur 20 (kalsium) dan hasil utama selepas itu ialah isotop unsur 22 (titanium).