化学元素 · 参考页
21Sc

钪

钪(Sc)是原子序数为 21 的化学元素,位于第 4 周期、第 3 族、d 区。室温下通常为固态。 原子序数等于原子核中的质子数,因此能够唯一确定元素。

原子序数21
标准原子量44.955907(4)
族3
周期4
区d
电子排布[Ar] 3d1 4s2
电子结构

决定其化学性质的因素

“钪”位于 d 区。s 与 d 电子能量接近,使其常能表现多种氧化态和丰富的配位化学。

电子排布 [Ar] 3d1 4s2 要结合具体氧化态来理解;d 轨道占据情况会影响颜色、磁性、成键方式和反应性。

化学形态

化合物、离子与材料

“钪”的重要化学形态包括金属和合金、氧化物、卤化物以及配位化合物。多种氧化态与 s、d 电子能量接近有关。

物理性质

状态与相变

室温下单质为固态。密度为 2.985 g/cm³。熔点为 1 814 K (1 541 °C)。沸点为 3 109 K (2 836 °C)。实际测得的物理量还会受到压力、纯度、同素异形体或晶体结构等条件影响。

存在与应用

钪在哪里出现,又有哪些用途?

“钪”或其化合物的实际用途包括合金、照明、科学研究。具体作用取决于所使用的化学形态,以及需要利用的物理、化学或核性质。

实际应用

实际用途示例

合金

在部分合金中加入“钪”,可调节强度、耐腐蚀性、耐高温性或其他材料性能。

照明

含“钪”材料与光的相互作用可用于产生、转换、传输或控制电磁辐射。

科学研究

研究人员利用“钪”的原子、核、化学或光谱性质来检验理论并研究物质结构。

周期表位置

相邻元素说明了什么

“钪”位于第 4 周期、第 3 族、d 区,分类为过渡金属。与同族元素比较可以看出价电子结构的相似性,而沿周期移动则能观察原子半径、电离能、电负性和成键性质的规律变化。

参考数据

物理与原子性质

分类过渡金属
室温下状态固态
电子层2 · 8 · 9 · 2
密度2.985 g/cm³
熔点1 814 K (1 541 °C)
沸点3 109 K (2 836 °C)
鲍林电负性1.36
第一电离能633.1 kJ/mol
电子亲和能18 kJ/mol

这些数值在适用时描述元素本身或中性原子。实际物理量可能随同素异形体、压力、纯度和测量条件而变化。

历史

发现与鉴定

“钪”的发现史包括认识其独立的化学性质、分离或制备相应物质,并最终把它准确描述为原子序数 21 的元素。

同位素与原子量

同位素组成如何影响数值

标准原子量为 44.955907(4)。它不是某一个原子的质量,而是根据天然物质中典型同位素组成得到的加权平均。

“钪”至少有一种稳定同位素。所有同位素的质子数相同,但中子数和原子质量不同。

安全

操作与暴露

“钪”相关风险取决于化学形态、剂量和暴露途径。单质、离子和不同化合物的生物与环境效应可能差异很大,因此应依据具体物质的安全数据进行处理。