Scandium

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Emissionsspektrum von Scandium

Scandium (von lat. Scandia „Skandinavien“) ist ein chemisches Element mit dem Symbol Sc und der Ordnungszahl 21. Im Periodensystem steht es in der 3. Nebengruppe, bzw. der 3. IUPAC-Gruppe oder Scandiumgruppe. Das weiche, silberweiße Element ist das erste der Übergangsmetalle und wird auch den Metallen der Seltenen Erden zugerechnet.

Geschichte

Scandium wurde 1879 von Lars Fredrik Nilson entdeckt. Aus 10 kg Euxenit und Gadolinit isolierte er ein Oxid mit bisher unbekannten Eigenschaften. Das von ihm vermutete neue Element nannte er zu Ehren seiner Heimat „Scandium“. Schon 1869 sagte Dmitri Iwanowitsch Mendelejew ein Element Eka-Bor mit der Ordnungszahl 21 voraus. Erst Per Teodor Cleve erkannte später die Übereinstimmung des Scandiums mit dem Eka-Bor.

Reines Scandium wurde erstmals 1937 elektrolytisch aus einer eutektischen Schmelze aus Kalium-, Lithium- und Scandiumchlorid bei 700 bis 800 °C hergestellt.

2003 gab es weltweit nur drei Minenproduktionsstätten: Bayan-Obo-Mine (Volksrepublik China), Schowti Wody (Ukraine) und auf der Halbinsel Kola (Russland).[1]

Vorkommen

Scandium gehört zu den seltenen Elementen. Elementar kommt es nicht vor, nur in einigen seltenen Mineralen findet man es in angereicherter Form.[2] Scandium als Hauptbestandteil enthalten nur fünf Minerale:[3]

Daneben sind bisher (Stand 2013) noch 14 weitere Minerale bekannt, bei denen Scandium in geringeren Anteilen in der chemischen Formel vertreten sind wie unter anderem Jervisit, Bazzit, Juonniit, Cascandit, Davisit und Scandiobabingtonit.[3]

Als Beimengung in geringer Konzentration findet sich Scandium in einigen hundert Mineralen,[5] wobei einige Quellen mehr als 800 Mineralien angeben.[6] Es ist daher auch in Erzkonzentraten der Übergangsmetalle als „Verunreinigung“ enthalten. Hierzu zählen russische und chinesische Wolframit- und Tantalitkonzentrate. Auch bei der Aufbereitung uranhaltiger Erze fallen Scandiumverbindungen an.[7][8] Minen befinden sich unter anderem in Schowti Wody in der Ukraine.

Gewinnung und Herstellung

Als Ausgangsstoff dient hauptsächlich Thortveitit, das in mehreren Verfahrensschritten zum Scandiumoxid aufbereitet wird. Metallisches Scandium wird anschließend durch Umsetzung zum Fluorid und Reduktion mit Calcium erzeugt.

Laut USGS wird die Jahresproduktion auf 10 bis 15 t geschätzt.[9]

Eigenschaften

reines Scandium, sublimiert-dendritisch

Aufgrund seiner Dichte zählt Scandium zu den Leichtmetallen. An Luft wird es matt, es bildet sich eine schützende gelbliche Oxidschicht. Scandium reagiert mit verdünnten Säuren unter Bildung von Wasserstoff und dreiwertigen Kationen. In Wasserdampf erfolgt ab 600 °C die Umsetzung zu Scandiumoxid Sc2O3. In wässrigen Lösungen verhalten sich Sc-Kationen ähnlich wie Aluminium, was bei analytischen Trennungen oftmals Schwierigkeiten bereitet. In einer Mischung aus Salpetersäure und 48 % Fluorwasserstoff soll es beständig sein.

Zu weiteren Themen siehe auch

Siehe auch

Weblinks

 Wiktionary: Scandium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
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Einzelnachweise

  1. mineralinfo.org: Les enjeux du Scandium dans la filière superalliages (Memento vom 24. März 2012 im Internet Archive).
  2. Michael Fleischer, Joseph A. Mandarino: Glossary of Mineral Specimens 1991. The Mineragical Record Inc., Tucson.
  3. 3,0 3,1 Webmineral - Mineral Species containing Scandium.
  4. IMA/CNMNC List of Mineral Names; August 2013 (PDF 1,3 MB).
  5.  C. T. Horovitz: Scandium Its Occurrence, Chemistry Physics, Metallurgy, Biology and Technology. Elsevier, 2012, ISBN 978-0-323-14451-3, S. 50 (eingeschränkte Vorschau in der Google Buchsuche).
  6.  David R. Lide: CRC Handbook of Chemistry and Physics: A Ready-reference Book of Chemical .... CRC Press, 1993, ISBN 0-8493-0595-0, S. 4–27 (eingeschränkte Vorschau in der Google Buchsuche).
  7. H. A. Das, J. Zonderhuis, H. W. Marel: Scandium in rocks, minerals and sediments and its relations to iron and aluminium. In: Contributions to Mineralogy and Petrology. 32, 1971, S. 231–244, doi:10.1007/BF00643336.
  8. U.S. Geological Survey: Mineral Commodity Summaries - Scandium, February 2014, abgerufen am 12. Mai 2014.
  9. MINERAL COMMODITY SUMMARIES 2015. USGS. Abgerufen am 2015-09-05. (PDF 2,3 MB, S. 144(141), en)
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