Scandium: Het element

Scandium is een scheikundig element met symbool Sc en atoomnummer 21. Het is een zacht, licht, zilverwit (overgangs)metaal. In 1879 stuitte de Zweedse chemicus Lars Fredrick Nilson met een spectrumanalyse op scandium. (scandia is Latijn voor Scandinavië). In 1960 kon men op commerciële schaal zuiver scandium produceren. Scandium wordt toegepast in de hightech technologie, het element is te duur voor algemeen gebruik, het kost circa €250 per gram.

De plaats van scandium in het periodiek systeem

Scandium is het 50e meest voorkomende element op aarde. Het is verspreid over de aarde in kleine hoeveelheden in honderden soorten mineralen. Het is het 8e meest voorkomende element onder de zeldzame aardmetalen. Het is het lichtste atoom van de (overgangs)metalen.

De chemische eigenschappen van scandium

De fysische eigenschappen van Scandium

De isotopen van scandium

Van scandium is één stabiele isotoop bekend. Daarnaast zijn er een aantal kunstmatig geproduceerde radioactieve isotopen. Al deze isotopen hebben korte halveringstijden.

Het voorkomen van scandium

Scandium komt voor in zeldzame mineralen, op aarde komt het alleen in sporen voor, in de sterren komt scandium in veel hogere concentraties voor. Scandium kan worden verkregen uit de mineralen thortveitiet ((Sc, Y)2Si2O7), bazziet (Be3(Sc, Al)2Si6O18) en wiikiet, maar meestal gewonnen als bijproduct van uraniumverrijking.(d.w.z. aandeel 235U vergroten om een kernreactie tot stand te brengen)

Gebruikseigenschappen van scandium

Scandium lost slecht op in zuren. Het is bestand tegen 50% oplossingen van HNO3 en 48% HF. In poedervorm is het brandbaar. Het metaal wordt aangetast door de zuurstof uit de lucht, het verbrandt gemakkelijk en reageert met water.

De toepassingen van scandium

• Scandium-aluminum legeringen worden gebruikt in sportapparatuur, zoals aluminium honkbalknuppels. Scandium wordt toegepast in de fietsindustrie. Hoogwaardige race- en mountainbikeframes worden vervaardigd uit een scandium-aluminiumlegering. In vergelijking met normaal aluminium kunnen scandiumframes lichter gemaakt worden, zonder dat de sterkte vermindert. Scandium is hier een alternatief voor carbonfiber. Scandium is een uitstekende korrelverfijner in metaallegeringen. Toegevoegd als extra element in aluminiumlegering, verhoogd het de sterkte en duurzaamheid van het materiaal met 50%, door verfijnen en strekken van de korrels(kristallieten) van de legering. Het “scandium” fietsframe is 15% lichter dan de (oude) aluminium frames. Gekoppeld aan de schok absorberend vermogen en de duurzaamheid van het frame, zijn de redenen voor de introductie van dit nieuwe racefietsframe.
• Essentieel element bij het produceren van lcd-tv's en mobiele telefoons.
• Als scandiumoxide (Sc2O3) wordt het gebruikt voor lampen met hoge intensiteit. In de VS wordt ongeveer 20 kilgram per jaar aan scandiumoxide (Sc2O2) gebruikt voor de productie van hoge-intensiteit lampen.
• Scandiumchloride wordt toegepast in kwikdamplampen. Scandium jodide (ScI2) wordt toegevoegd aan kwik gaslampen, zodat ze licht uitstoten dat lijkt op zonlicht, wat belangrijk is voor binnenverlichting nachts.
• De radioactieve isotoop 46Sc wordt in de aardolie-industrie gebruikt als een tracer in raffinaderij crackers.
• Kan worden toegepast bij de productie van katalysatoren en bij het polijsten van glas.
• Omdat scandium een hogere smeltpunt heeft dan aluminium wordt toepassing ervan in de ruimtevaart bestudeert De mogelijkheid van scandium is groot omdat het bijna zo laag een dichtheid aluminium en heeft een veel hogere smeltpunt, dus is het belang van ruimtevaartuigen.
• Men verwacht dat scandium-aluminium legeringen een belangrijke rol gaan spelen in de fabricage van brandstofcellen.

Invloed van scandium op milieu en volksgezondheid

Scandium heeft geen biologische rol. In het gedrag in het milieu en het effect op de volksgezondheid lijkt scandium op de meeste andere zeldzame aardmetalen, wegens de grote overkomst in hun chemisch gedrag.
Scandium wordt op veel plaatsen in het milieu gedumpt, o.a. door de petrochemische industrie. Het komt ook in het milieu terecht door het dumpen van huishoudapparaten. Scandium hoopt zich op in de bodem wat leidt tot verhoogde concentraties in mens en dier via de voedselketen. Bij waterdieren veroorzaakt scandium schade aan de cellen met een negatief effect op voortplanting en zenuwstelsel.
Het gebruik van scandium neemt toe, scandium is als meerdere aardmetalen gevaarlijk in niet goed geventileerde werkruimte, vanwege de dampen en gassen die ingeademd worden en die longembolie kunnen veroorzaken. Scandium kan een bedreiging zijn voor de lever als het zich ophoopt in het lichaam.