Élément chimique · fiche de référence

21Sc

Scandium

Le scandium est l’élément 21 (Sc), situé en période 4, groupe 3 et dans le bloc d. À température ambiante, son état de référence est solide. Sa configuration électronique est [Ar] 3d1 4s2.

Numéro atomique21

Poids atomique standard44,955907(4)

Groupe3

Période4

Blocd

Configuration électronique[Ar] 3d1 4s2

Structure électronique

Ce qui gouverne sa chimie

La sous-couche d intervient directement dans la chimie du scandium. Les électrons d et s ont souvent des énergies proches, ce qui favorise plusieurs états d’oxydation, la formation de complexes et, pour de nombreux métaux de transition, des propriétés catalytiques.

La configuration [Ar] 3d1 4s2 doit être lue avec l’état d’oxydation du composé : retirer des électrons modifie l’occupation des orbitales d et peut changer couleur, magnétisme, géométrie de liaison et réactivité.

Formes chimiques

Composés, ions et matériaux

Pour le scandium, les formes chimiques importantes comprennent le métal et ses alliages, ainsi que des oxydes, des halogénures et des complexes de coordination. Plusieurs états d’oxydation sont souvent possibles car les électrons s et d ont des énergies proches ; les ligands autour de l’ion métallique peuvent modifier fortement couleur, magnétisme et réactivité.

Comportement physique

État et changements de phase

À température ambiante, l’état de référence est solide. La masse volumique indiquée est 2,985 g/cm³. Le point de fusion est 1 814 K (1 541 °C). Le point d’ébullition est 3 109 K (2 836 °C). La pression, la pureté et la structure cristalline peuvent modifier les valeurs mesurées.

Présence et applications

Présence, formes et usages

Le scandium est dispersé dans de nombreux minerais mais rarement concentré. Son principal intérêt technologique vient de petites additions aux alliages d’aluminium, qui peuvent améliorer leur résistance tout en restant légers ; certains composés du scandium sont aussi utilisés dans des lampes spécialisées et des matériaux de recherche.

Dans la pratique

Exemples d’utilisations concrètes

alliages

Le scandium est ajouté à des métaux pour modifier leur résistance, leur tenue à la corrosion, leur fusion ou leurs performances à haute température.

éclairage

Le scandium est utilisé parce que ses atomes ou ses composés interagissent avec la lumière d’une manière utile et reproductible.

recherche scientifique

Le scandium est produit, isolé ou mesuré surtout pour étudier la structure atomique, les noyaux et les tendances périodiques plutôt que pour un usage commercial massif.

Position périodique

Ce que montrent les éléments voisins

Le scandium est en période 4 et dans le groupe 3. Dans le voisinage affiché, il se trouve entre le calcium et le titane sur la même période ; l’yttrium est juste au-dessous dans le même groupe. Ces positions permettent de comparer le rayon atomique, l’énergie d’ionisation et les modes de liaison avec les éléments proches.

Données de référence

Propriétés physiques et atomiques

Classificationmétal de transition

État à température ambiantesolide

Électrons par couche2 · 8 · 9 · 2

Masse volumique2,985 g/cm³

Point de fusion1 814 K (1 541 °C)

Point d’ébullition3 109 K (2 836 °C)

Électronégativité de Pauling1,36

Première énergie d’ionisation633,1 kJ/mol

Affinité électronique18 kJ/mol

Les valeurs décrivent l’élément ou l’atome neutre lorsque cela s’applique. Les propriétés physiques peuvent dépendre de l’allotrope, de la pression et des conditions de mesure.

Histoire

Découverte et identification

La découverte du scandium est associée à Lars Fredrik Nilson. L’identification de l’élément, son isolement sous forme pure et l’attribution ultérieure de son numéro atomique ne correspondent pas nécessairement au même moment historique.

Isotopes et poids atomique

Ce que signifie la valeur du tableau

Le poids atomique standard est 44.955907(4). Cette valeur décrit la composition isotopique de la matière terrestre naturelle ; ce n’est pas la masse d’un atome particulier.

Le scandium possède au moins un isotope stable. Les isotopes ont le même nombre de protons et appartiennent donc au même élément, mais ils diffèrent par leur nombre de neutrons et leur masse atomique.

Précautions

Manipulation et exposition

Les risques associés au scandium dépendent de la forme chimique, de la dose et de la voie d’exposition. Le scandium élémentaire, ses ions et ses composés peuvent avoir des effets biologiques très différents : il faut consulter les données de sécurité de la substance réellement manipulée.