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化学元素 · リファレンス

21Sc

スカンジウム

スカンジウムは原子番号21、元素記号Scの元素です。周期表では第4周期・第3族・dブロックに位置し、室温での基準状態は固体です。電子配置は[Ar] 3d1 4s2です。

原子番号21

標準原子量44.955907(4)

族3

周期4

ブロックd

電子配置[Ar] 3d1 4s2

電子構造

化学的性質を決めるもの

遷移金属ではd電子と外側のs電子が化学結合に関与し、複数の酸化状態や錯体をとりやすくなります。

スカンジウムの電子配置は[Ar] 3d1 4s2です。酸化状態、配位子、結晶構造の違いが、色、磁性、触媒作用、機械的性質などに反映されます。

化学形

化合物・イオン・材料

酸化物、ハロゲン化物、硫化物、配位錯体、合金など多様な形で利用・研究されます。酸化状態や結晶構造の小さな違いが性質を大きく変えることがあります。

物理的性質

状態と相変化

室温での基準状態は固体です。掲載している密度は2.985 g/cm³です。融点は1 814 K (1 541 °C)です。沸点は3 109 K (2 836 °C)です。実際の値は圧力、純度、結晶構造や同素体によって変わることがあります。

存在と用途

スカンジウムはどこにあり、何に使われるか

スカンジウムは化合物、鉱物、合金、または人工的に得られる材料の中で見られます。代表的な用途には「合金」「照明」「科学研究」などがあります。実際に利用される形は、元素単体とは限らず、特定の化合物・合金・同位体である場合があります。

具体例

実際の用途

合金

スカンジウムは合金に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

照明

スカンジウムは照明に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

科学研究

スカンジウムは科学研究に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

周期表上の位置

周辺元素からわかること

スカンジウムは第4周期・第3族・dブロックにあります。周辺にはマグネシウム、カルシウム、チタン、ストロンチウムなどが位置し、横・縦に比較すると原子半径、イオン化エネルギー、電気陰性度、結合傾向の周期的変化が見えてきます。

基礎データ

物理・原子データ

分類遷移金属

室温での状態固体

電子殻2 · 8 · 9 · 2

密度2.985 g/cm³

融点1 814 K (1 541 °C)

沸点3 109 K (2 836 °C)

ポーリング電気陰性度1.36

第一イオン化エネルギー633.1 kJ/mol

電子親和力18 kJ/mol

値は、該当する場合には中性原子または元素の代表値を示します。物性値は同素体、圧力、測定条件によって変わることがあります。

歴史

発見と同定

スカンジウムの発見はLars Fredrik Nilsonと関連付けられています。ただし、元素の認識、純粋な試料の単離、現在の原子番号による定義は、必ずしも同じ時期に成立したわけではありません。

同位体

同位体組成と原子量

スカンジウムの標準原子量は44.955907(4)です。これは特定の一個の原子の質量ではなく、天然試料に含まれる同位体の存在比を反映した値です。

スカンジウムには少なくとも一つの安定同位体があります。同位体は陽子数が同じため同じ元素ですが、中性子数が異なるので原子質量が変わります。

安全性

取り扱いと曝露

スカンジウムの安全性は、元素単体か化合物か、量、濃度、曝露経路によって大きく変わります。元素名だけで危険性を判断せず、実際に扱う物質の安全データを確認する必要があります。