Le scandium est un métal argenté qui est doux et a une densité denviron trois fois celle de leau. Le scandium est un métal de transition et est également considéré comme un élément des terres rares en raison de propriétés chimiques similaires (telles que la difficulté à extraire et à se séparer dautres éléments) et à être présent dans les mêmes minerais, selon Chemicool.
Le scandium est le 31e élément le plus abondant sur Terre, selon le tableau périodique, avec environ 22 parties par million dabondance en poids dans la croûte terrestre, selon Chemicool.
Le scandium est dispersé mince et a été trouvé dans plus de 800 minéraux. Dans ces minéraux, le scandium se trouve sous sa forme doxyde (Sc2O3, également connu sous le nom de scandia ou oxyde de scandium), selon Scandium Mining. Il existe de nombreuses utilisations commerciales du scandium, même si le coût de le scandium est généralement élevé – plusieurs milliers de dollars par kilogramme pour loxyde de scandium et jusquà quelques centaines de milliers de dollars par kilogramme pour le scandium pur, selon Chemistry Explained.
Juste les faits
- Numéro atomique (nombre de protons dans le noyau): 21
- Symbole atomique (sur le tableau périodique des éléments): Sc
- Poids atomique (masse moyenne de latome): 44,9559
- Densité: 1,734 onces par pouce cube (3,0 grammes par cm cube)
- Phase à température ambiante: solide
- Point de fusion: 2.804 degrés Fahrenheit (1.540 degrés Celsius)
- Point débullition: 5 126 F (2 830 C)
- Nombre disotopes naturels (atomes du même élément avec un nombre différent de neutrons): 1. Il existe également 13 isotopes artificiels créés dans un laboratoire.
- Isotopes les plus courants: Sc-45 (100% de labondance naturelle)
Histoire
Le chimiste russe Dmitri Mendeleev, inventeur du tableau périodique, a prédit lexistence et les propriétés du scandium (quil a appelé « ekaboron » – semblable au bore) en 1869, selon la New World Encyclopedia. Lars Fredrick Nilson, un chimiste suédois, lors de lexamen des spectres des minéraux euxenite et gadolinite, a découvert lélément en 1879. Lélément a été nommé pour le mot latin pour la Scandinavie, « Scandia », en raison des minéraux dans lesquels le scandium était à ce le temps nexistait que dans la péninsule scandinave, selon Peter van der Krogt, un historien néerlandais. Per Teodor Cleve, un chimiste suédois, a fait le lien que le nouvel élément découvert par Nilson était le même que lélément proposé décrit par Mendeleev.
Dans la première tentative disoler le scandium, Nilson et son équipe ont traité 10 kilogrammes d’euxenite et ont pu produire environ deux grammes d’oxyde de scandium. Selon la New World Encyclopedia, le scandium métallique na pas été produit pour la première fois jusquen 1937 par Werner Fischer, Karl Brünger et Hans Grienseisen, chimistes allemands. En 1960, 99% de scandium pur a été produit.
Qui savait?
- Le scandium soxyde lorsquil est exposé à lair et sa couleur sera teintée de jaune ou de rose en raison de la formation doxyde de scandium en surface, selon le Encyclopédie Britannica.
- Le scandium est plus abondant sur la lune (selon ScandiumFacts) et le soleil (selon le laboratoire national de Los Alamos) que sur Terre. Et sur Terre, le scandium a tendance à se répandre en Selon la Minerals Education Coalition, le scandium est principalement exploité en Chine, au Kazakhstan, à Madagascar, en Norvège et en Russie, une bonne partie provenant des stocks de lépoque de la guerre froide dans le premier. Union soviétique (selon New World Encyclopedia).
- Daprès Ency clopedia, la quantité totale de scandium produit aux États-Unis est considérée comme un « secret commercial dans lindustrie » et nest pas annoncée.
- Selon Lenntech, le scandium ne joue aucun rôle en biologie, et la personne moyenne ingère moins de 0,1 microgramme par jour sans effets sur la santé connus.
- Selon Scandium.org, les alliages de scandium-aluminium ont une résistance améliorée, une meilleure résistance à la recristallisation, une taille de grain réduite et une résistance améliorée à la fissuration à chaud. alliages conventionnels, même 0,5% de lalliage étant du scandium.
- Le scandium est principalement utilisé pour créer un éclairage à haute intensité et des lampes à vapeur de mercure (utilisées principalement pour la photographie et la télévision / les films) Le scandium produit une lumière qui est très similaire à la lumière naturelle du soleil, selon Chemicool. Selon David Darling, astronome et écrivain britannique, le scandium est également utilisé dans les piles alcalines, comme catalyseur (sous forme doxyde de scandium) et pour améliorer la germination des graines de plantes (sous forme de sulfate de scandium).
- Les États-UnisGeological Survey rapporte que les utilisations les plus importantes de scandium en 2015 étaient dans les piles à combustible à oxyde solide et les alliages aluminium-scandium avec de plus petites quantités de scandium utilisées dans la céramique, lélectronique, les lasers et les isotopes radioactifs.
- Le scandium est également utilisé en alliages pour fabriquer des équipements sportifs spécialisés, y compris des cadres de vélo et des battes de baseball, selon Chemistry Explained. Les avantages de lutilisation dalliages de scandium par rapport aux alliages conventionnels pour les équipements sportifs sont une résistance accrue, un poids plus léger et une résistance à la corrosion.
- Une étude de 2003 par Zaki Ahmad, un ingénieur dArabie saoudite, publiée dans le Journal of la Minerals, Metals, and Materials Society a décrit certaines applications de laluminium renforcé au scandium, y compris celles décrites ci-dessus, ainsi que les applications aérospatiales (culasses, boucliers thermiques, roues, systèmes de carburant et déchappement, etc.), les transports automobiles et aériens (roues , pare-chocs, cadres, pistons, cartouches de coussins gonflables), et être utilisés dans des environnements deau salée tels que dans les usines de dessalement et dans les moteurs de bateaux.
- Selon Ahmad, les premières utilisations des alliages de scandium-aluminium étaient principalement alimenté par larmée soviétique. Les alliages étaient principalement utilisés sur les chasseurs MIG 29 et dans les missiles en raison de leurs avantages par rapport aux alliages les plus courants de lépoque (principalement aluminium-magnésium et aluminium-lithium).
- Selon la Royal Society of Chemistry , lisotope radioactif scandium-46 est utilisé dans le raffinage du pétrole comme traceur pour surveiller le mouvement du pétrole et dans les conduites souterraines pour détecter les fuites.
- Selon Minerals Education Coalition, de lhydrogène gazeux est libéré lors dune réaction lorsque leau coule sur le scandium en raison dune réaction avec loxygène de leau.
- Selon New World Encyclopedia, les impuretés de scandium donnent la couleur bleue à la variété de béryl connue sous le nom de pierre précieuse aigue-marine.
Recherches en cours
La majorité des recherches sur le scandium porte sur lutilisation dalliages de scandium, en particulier avec laluminium. La plupart de ces études discutent des avantages de la combinaison du scandium avec dautres métaux et de lutilisation éventuelle des alliages. Il existe de nouvelles méthodes de travail avec les alliages, comme un brevet déposé en 1997 par William Tack, un inventeur américain, et des études en cours sur la récupération du scandium à partir de diverses ressources, comme cette étude de Weiwei Wang et al., Un groupe dAustraliens. chercheurs, publié en 2010 dans Elsevier dans la section Hydrométallurgie.
Le brevet de Tack décrivait une méthode dutilisation dalliages aluminium-scandium pour assembler des structures telles que des cadres de bicyclettes par soudage. Les alliages utilisés contenaient diverses quantités de scandium ainsi que dautres « charges », y compris du silicium , manganèse, magnésium, zirconium, titane et cuivre pour déterminer la meilleure combinaison de matériaux pour diverses structures en utilisant la technique de soudage de lauteur.
Létude de 2010 a décrit plusieurs procédés de récupération du scandium à partir de plusieurs ressources . Le scandium est principalement récupéré comme sous-produit de lextraction dautres minerais tels que luranium, laluminium, le titane, le zirconium et dautres minerais de terres rares. Diverses techniques sont utilisées pour récupérer le scandium dans les minerais restants, notamment la lixiviation, lextraction au solvant, la précipitation et la calcination.
Une étude de thèse publiée en 2016 par Claire Parker, étudiante en sciences océaniques en Californie, traite de la importance du scandium dans locéan. Les métaux traces sont des oligo-éléments essentiels à la santé de lenvironnement océanique, et si le fer est le plus étudié, le scandium a été lun des oligo-éléments les moins étudiés que lon trouve dans locéan. Il ny a aucun rôle biologique connu pour le scandium. Par conséquent, selon lauteur, le scandium dissous dans locéan pourrait être lié au côté non nutritif du cycle océanique du fer.
Sur la base de plusieurs études et discutées dans la thèse, le scandium et le fer dissous dans locéan ont des distributions, des concentrations et une réactivité similaires (basées sur des composé inorganique). Lauteur conclut que létude à la fois du fer et du scandium et de leurs propriétés dans locéan peut fournir « de nouvelles perspectives sur les processus physiques, chimiques et biologiques se produisant dans locéan ».