Chemisches Element · Referenzseite

21Sc

Scandium

Scandium ist Element 21 (Sc) in Periode 4, Gruppe 3 und im d-Block. Bei Raumtemperatur ist der Referenzzustand fest. Die Elektronenkonfiguration lautet [Ar] 3d1 4s2.

Ordnungszahl21

Standard-Atomgewicht44.955907(4)

Gruppe3

Periode4

Blockd

Elektronenkonfiguration[Ar] 3d1 4s2

Elektronenstruktur

Was seine Chemie bestimmt

Bei Scandium spielt die d-Unterschale eine wichtige Rolle für die Chemie. Elektronen ähnlicher Energie können an Bindungen beteiligt sein; dadurch sind mehrere Oxidationsstufen und Koordinationsverbindungen möglich.

Die Konfiguration [Ar] 3d1 4s2 verändert sich bei der Ionenbildung. Damit können sich Farbe, Magnetismus, Bindungsverhalten und Reaktivität deutlich ändern.

Chemische Formen

Verbindungen, Ionen und Materialien

Scandium bildet Metalllegierungen sowie Verbindungen in mehreren Oxidationsstufen. Häufig sind Oxide, Halogenide, Sulfide und Koordinationskomplexe; welche Formen stabil sind, hängt stark von Reaktionsbedingungen und Liganden ab.

Physikalisches Verhalten

Aggregatzustand und Phasenübergänge

Der Referenzzustand von Scandium bei Raumtemperatur ist fest. Zu den angegebenen Stoffdaten gehören Dichte: 2.985 g/cm³; Schmelzpunkt: 1 814 K (1 541 °C); Siedepunkt: 3 109 K (2 836 °C). Messwerte können von Reinheit, Druck, Kristallstruktur oder allotroper Form abhängen.

Vorkommen und Anwendungen

Wo Scandium vorkommt und wofür es verwendet wird

Scandium kommt in natürlichen Rohstoffen, Mineralen oder chemischen Verbindungen vor und wird technisch unter anderem in Bereichen wie Legierungen, Beleuchtung und Wissenschaftliche Forschung eingesetzt.

In der Praxis

Konkrete Anwendungsbeispiele

Legierungen

Scandium wird Legierungen zugesetzt, um Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Schmelzverhalten oder Hochtemperatureigenschaften zu verändern.

Beleuchtung

Scandium wird in Beleuchtungssystemen eingesetzt, wenn Atome, Ionen oder Verbindungen charakteristische Lichtemissionen erzeugen.

Wissenschaftliche Forschung

Scandium wird vor allem erzeugt, isoliert oder gemessen, um atomare, chemische oder kernphysikalische Eigenschaften zu untersuchen; eine großtechnische Nutzung spielt dabei keine Rolle.

Position im Periodensystem

Was die Nachbarelemente zeigen

Scandium steht in Periode 4, Gruppe 3 und im d-Block. Im dargestellten Ausschnitt liegen links davon Magnesium, Calcium; rechts davon Titan, Strontium. Solche Vergleiche zeigen, welche Eigenschaften sich innerhalb einer Periode oder Gruppe regelmäßig verändern und welche Besonderheiten das Element selbst besitzt.

Referenzdaten

Physikalische und atomare Eigenschaften

KlassifikationÜbergangsmetall

Aggregatzustand bei RaumtemperaturFest

Elektronenschalen2 · 8 · 9 · 2

Dichte2.985 g/cm³

Schmelzpunkt1 814 K (1 541 °C)

Siedepunkt3 109 K (2 836 °C)

Pauling-Elektronegativität1.36

Erste Ionisierungsenergie633.1 kJ/mol

Elektronenaffinität18 kJ/mol

Die Werte beziehen sich, soweit anwendbar, auf das Element oder das neutrale Atom. Stoffdaten können von allotroper Form, Druck, Reinheit und Messbedingungen abhängen.

Geschichte

Entdeckung und Identifizierung

Die Entdeckung beziehungsweise Identifizierung von Scandium wird mit Lars Fredrik Nilson verbunden. Entdeckung, Isolierung einer reinen Probe und Einordnung über die moderne Ordnungszahl erfolgten historisch nicht immer im selben Schritt.

Isotope und Atomgewicht

Wie die Isotopenzusammensetzung die Zahlen verändert

Das Standard-Atomgewicht beträgt 44.955907(4). Es beschreibt die mittlere natürliche Isotopenzusammensetzung terrestrischen Materials und nicht die Masse eines einzelnen Atoms.

Isotope von Scandium besitzen dieselbe Protonenzahl, unterscheiden sich aber in der Zahl der Neutronen. Dadurch ändern sich Atommasse und bei radioaktiven Isotopen auch Kernstabilität und Halbwertszeit.

Sicherheit

Umgang und Exposition

Die Gefährdung durch Scandium hängt von chemischer Form, Dosis und Aufnahmeweg ab. Element, Ionen und Verbindungen können biologisch sehr unterschiedlich wirken; maßgeblich sind die Sicherheitsdaten der tatsächlich verwendeten Substanz.