El escandio es un metal plateado que es suave y tiene una densidad aproximadamente tres veces mayor que la del agua. El escandio es un metal de transición y también se considera un elemento de tierras raras debido a propiedades químicas similares (como la dificultad para extraer y separarse de otros elementos) y la existencia en los mismos minerales, según Chemicool.
El escandio es el 31º elemento más abundante en la Tierra, según la Tabla Periódica, con aproximadamente 22 partes por millón de abundancia en peso en la corteza terrestre, según Chemicool.
El escandio está disperso finamente y se ha encontrado en más de 800 minerales. Dentro de estos minerales, el escandio se encuentra en su forma de óxido (Sc2O3, también conocido como escandia u óxido de escandio), según Scandium Mining. Hay muchos usos comerciales para el escandio, aunque el costo de el escandio suele ser alto: varios miles de dólares por kilogramo para el óxido de escandio y hasta unos cientos de miles de dólares por kilogramo para el escandio puro, según Chemistry Explained.
Just the Facts
- Número atómico (número de protones en el núcleo): 21
- Símbolo atómico (en la tabla periódica de elementos): Sc
- Peso atómico (masa promedio del átomo): 44.9559
- Densidad: 1.734 onzas por pulgada cúbica (3,0 gramos por cm cúbico)
- Fase a temperatura ambiente: sólido
- Punto de fusión: 2,804 grados Fahrenheit (1,540 grados Celsius)
- Punto de ebullición: 5,126 F (2,830 C)
- Número de isótopos naturales (átomos del mismo elemento con un número diferente de neutrones): 1. También hay 13 isótopos artificiales creados en un laboratorio.
- Isótopos más comunes: Sc-45 (100 por ciento de la abundancia natural)
Historia
El químico ruso Dmitri Mendeleev, inventor de la tabla periódica, predijo la existencia y propiedades del escandio (al que llamó «ekaboron» – similar al boro) en 1869, según la New World Encyclopedia. Lars Fredrick Nilson, un químico sueco, al examinar los espectros de los minerales euxenita y gadolinita, descubrió el elemento en 1879. El elemento recibió su nombre de la palabra latina para Escandinavia, «Scandia», debido a los minerales en los que el escandio estaba en ese momento. tiempo encontrado para existir sólo en la península escandinava, según Peter van der Krogt, un historiador holandés. Per Teodor Cleve, un químico sueco, hizo el vínculo de que el nuevo elemento descubierto por Nilson era el mismo que el elemento propuesto descrito por Mendeleev.
En el primer intento de aislar el escandio, Nilson y su equipo procesaron 10 kilogramos de euxenita y pudieron producir alrededor de dos gramos de óxido de escandio. Según la New World Encyclopedia, el escandio metálico no fue producido por primera vez hasta 1937 por Werner Fischer, Karl Brünger y Hans Grienseisen, químicos alemanes. En 1960, se produjo un 99 por ciento de escandio puro.
¿Quién sabía?
- El escandio se oxida cuando se expone al aire y su color se teñirá de amarillo o rosa debido a la formación de óxido de escandio en la superficie, según el Encyclopedia Britannica.
- El escandio es más abundante en la luna (según ScandiumFacts) y en el sol (según el Laboratorio Nacional de Los Alamos) que en la Tierra. Y en la Tierra, el escandio tiende a extenderse finamente a través del superficie en lugar de concentrarse en determinadas ubicaciones.
- Según la Coalición de Educación de Minerales, el escandio se extrae principalmente en China, Kazajstán, Madagascar, Noruega y Rusia, y una buena parte proviene de las reservas de la era de la Guerra Fría en el Unión Soviética (según New World Encyclopedia).
- Según Ency clopedia, la cantidad total de escandio producido en los Estados Unidos se considera un «secreto comercial en la industria» y no se anuncia.
- Según Lenntech, el escandio no desempeña ningún papel en la biología, y la persona promedio ingiere menos de 0,1 microgramos por día sin efectos conocidos sobre la salud.
- Según Scandium.org, las aleaciones de escandio y aluminio tienen una resistencia mejorada, una resistencia mejorada a la recristalización, un tamaño de grano reducido y una resistencia mejorada al agrietamiento en caliente sobre aleaciones convencionales con apenas un 0,5 por ciento de la aleación siendo escandio.
- El escandio se utiliza principalmente para crear iluminación de alta intensidad y lámparas de vapor de mercurio (utilizadas principalmente para fotografía y televisión / películas) El escandio produce luz que es muy similar a la luz solar natural, según Chemicool. Según David Darling, astrónomo y escritor británico, el escandio también se usa en baterías alcalinas, como catalizador (como óxido de escandio) y para mejorar la germinación de semillas de plantas (como sulfato de escandio).
- EE. UU.El Servicio Geológico informa que los usos más altos de escandio en 2015 fueron en celdas de combustible de óxido sólido y aleaciones de aluminio-escandio con cantidades más pequeñas de escandio utilizadas en cerámica, electrónica, láseres e isótopos radiactivos.
- También se usa escandio. en aleaciones para fabricar equipos deportivos especializados, incluidos cuadros de bicicletas y bates de béisbol, según Chemistry Explained. Los beneficios de usar aleaciones de escandio en comparación con las aleaciones convencionales para equipos deportivos son una mayor resistencia, un peso más liviano y una resistencia a la corrosión.
- Un estudio de 2003 realizado por Zaki Ahmad, un ingeniero de Arabia Saudita, publicado en el Journal of La Sociedad de Minerales, Metales y Materiales describió algunas aplicaciones del aluminio reforzado con escandio, incluidas las descritas anteriormente, así como aplicaciones aeroespaciales (mamparos, escudos térmicos, ruedas, sistemas de escape y combustible, y más), transportes automotrices y aéreos (ruedas , parachoques, bastidores, pistones, cartuchos de airbag) y se pueden utilizar en entornos de agua salada, como en plantas desalinizadoras y motores de barcos.
- Según Ahmad, los primeros usos de las aleaciones de escandio-aluminio fueron principalmente alimentado por el ejército soviético. Las aleaciones se utilizaron principalmente en los cazas MIG 29 y en misiles debido a sus ventajas sobre las aleaciones más comunes en ese momento (principalmente aluminio-magnesio y aluminio-litio).
- Según la Royal Society of Chemistry , el isótopo radiactivo escandio-46 se usa en la refinación de petróleo como un trazador para monitorear el movimiento del petróleo y en tuberías subterráneas para detectar fugas.
- Según la Coalición de Educación de Minerales, el gas hidrógeno se libera durante una reacción cuando el agua corre sobre el escandio debido a una reacción con el oxígeno en el agua.
- Según New World Encyclopedia, las impurezas del escandio dan el color azul a la variedad de berilo conocida como la piedra preciosa aguamarina.
Investigación actual
La mayoría de las investigaciones que involucran al escandio son el uso de aleaciones de escandio, particularmente con aluminio. La mayoría de estos estudios discuten los beneficios de combinar el escandio con otros metales y para qué se utilizarán posiblemente las aleaciones. Existen nuevos métodos para trabajar con las aleaciones, como una patente presentada en 1997 por William Tack, un inventor estadounidense, y estudios continuos sobre la recuperación del escandio de diversos recursos, como este estudio de Weiwei Wang et al., Un grupo de australianos. investigadores, publicado en 2010 en Elsevier en la sección de Hidrometalurgia.
La patente de Tack describió un método para usar aleaciones de aluminio-escandio para ensamblar estructuras como cuadros de bicicleta mediante el uso de soldadura. Las aleaciones que se usaron contenían varias cantidades de escandio junto con otros «rellenos», incluido el silicio , manganeso, magnesio, circonio, titanio y cobre para determinar la mejor combinación de materiales para varias estructuras utilizando la técnica de soldadura del autor.
El estudio de 2010 describió varios procesos para la recuperación de escandio de varios recursos . El escandio se recupera principalmente como subproducto de la extracción de otros minerales como uranio, aluminio, titanio, circonio y otros minerales de tierras raras. Se utilizan varias técnicas para recuperar el escandio en los minerales sobrantes, incluida la lixiviación, la extracción con solventes, la precipitación y la calcinación.
Un estudio de tesis publicado en 2016 por Claire Parker, una estudiante de ciencias oceánicas en California, analiza la importancia del escandio en el océano. Los metales traza son micronutrientes esenciales para la salud del medio marino y, si bien el hierro es el más estudiado, el escandio ha sido uno de los oligoelementos menos estudiados que se encuentran en el océano. No se conocen roles biológicos para el escandio. Por lo tanto, según el autor, el escandio disuelto en el océano podría relacionarse con el lado no nutritivo del ciclo oceánico del hierro.
Basado en varios estudios y discutidos en la tesis, el escandio y el hierro disueltos en el océano tienen distribuciones, concentraciones y reactividad similares (basado en un análisis similar compuesto inorgánico). El autor concluye que estudiar tanto el hierro como el escandio y sus propiedades en el océano puede proporcionar «nuevos conocimientos sobre los procesos físicos, químicos y biológicos que ocurren en el océano».