O escândio é um metal prateado macio e com densidade cerca de três vezes maior que a da água. Escândio é um metal de transição e também é considerado um elemento de terra rara devido às propriedades químicas semelhantes (como dificuldade de extração e separação de outros elementos) e existência nos mesmos minérios, de acordo com Chemicool.
O escândio é o 31º elemento mais abundante na Terra, de acordo com a Tabela Periódica, com cerca de 22 partes por milhão de abundância por peso na crosta terrestre, de acordo com a Chemicool.
O escândio está espalhado e foi encontrado em mais de 800 minerais. Dentro desses minerais, o escândio é encontrado em sua forma de óxido (Sc2O3, também conhecido como escândio ou óxido de escândio), de acordo com a Scandium Mining. Existem muitos usos comerciais para o escândio, embora o custo de o escândio é tipicamente alto – vários milhares de dólares por quilograma para óxido de escândio e até algumas centenas de milhares de dólares por quilograma para escândio puro, de acordo com Chemistry Explained.
Just the Facts
- Número atômico (número de prótons no núcleo): 21
- Símbolo atômico (na tabela periódica dos elementos): Sc
- Peso atômico (massa média do átomo): 44,9559
- Densidade: 1,734 onças por polegada cúbica (3,0 gramas por cm cúbico)
- Fase à temperatura ambiente: sólido
- Ponto de fusão: 2.804 graus Fahrenheit (1.540 graus Celsius)
- Ponto de ebulição: 5.126 F (2.830 C)
- Número de isótopos naturais (átomos do mesmo elemento com um número diferente de nêutrons): 1. Existem também 13 isótopos artificiais criados em um laboratório.
- Isótopos mais comuns: Sc-45 (100 por cento da abundância natural)
História
O químico russo Dmitri Mendeleev, inventor da tabela periódica, previu a existência e as propriedades do escândio (que ele chamou “ekaboron” – semelhante ao boro) em 1869, de acordo com a New World Encyclopedia. Lars Fredrick Nilson, um químico sueco, ao examinar os espectros dos minerais euxenita e gadolinita, descobriu o elemento em 1879. O elemento foi nomeado em homenagem à palavra latina para Escandinávia, “Scandia”, devido aos minerais em que o escândio estava naquele momento tempo considerado existente apenas na Península Escandinava, de acordo com Peter van der Krogt, um historiador holandês. Per Teodor Cleve, um químico sueco, fez a ligação de que o novo elemento descoberto por Nilson era o mesmo que o elemento proposto descrito por Mendeleev.
Na primeira tentativa de isolar o escândio, Nilson e sua equipe processaram 10 quilogramas de euxenita e foram capazes de produzir cerca de dois gramas de óxido de escândio. De acordo com a New World Encyclopedia, o escândio metálico não foi produzido pela primeira vez até 1937 por Werner Fischer, Karl Brünger e Hans Grienseisen, químicos alemães. Em 1960, foi produzido 99% de escândio puro.
Quem diria?
- O escândio oxida quando exposto ao ar e sua cor ficará tingida de amarelo ou rosa devido à formação de óxido de escândio na superfície, conforme Encyclopedia Britannica.
- O escândio é mais abundante na lua (de acordo com ScandiumFacts) e no sol (de acordo com o Laboratório Nacional de Los Alamos) do que na Terra. E na Terra, o escândio tende a se espalhar pouco pelo superfície, em vez de concentrada em determinados locais.
- De acordo com a Minerals Education Coalition, o escândio é extraído principalmente da China, Cazaquistão, Madagascar, Noruega e Rússia, com grande parte dos estoques da época da Guerra Fria União Soviética (de acordo com a Enciclopédia do Novo Mundo).
- De acordo com a Ency clopédia, a quantidade total de escândio produzida nos Estados Unidos é considerada um “segredo comercial da indústria” e não é anunciada.
- De acordo com a Lenntech, o escândio não desempenha nenhum papel na biologia, e a pessoa média ingere menos de 0,1 micrograma por dia sem efeitos conhecidos para a saúde.
- De acordo com Scandium.org, ligas de escândio-alumínio têm maior resistência, maior resistência à recristalização, tamanho de grão reduzido e maior resistência ao cracking a quente. ligas convencionais com até 0,5 por cento da liga sendo escândio.
- O escândio é usado principalmente para criar iluminação de alta intensidade e lâmpadas de vapor de mercúrio (usadas principalmente para fotografia e televisão / filmes) O escândio produz luz que é muito semelhante à luz solar natural, de acordo com Chemicool. Segundo David Darling, astrônomo e escritor britânico, o escândio também é usado em baterias alcalinas, como catalisador (como óxido de escândio) e para melhorar a germinação de sementes de plantas (como sulfato de escândio).
- Os EUAO Geological Survey relata que os maiores usos de escândio em 2015 foram em células de combustível de óxido sólido e ligas de alumínio-escândio com menores quantidades de escândio usadas em cerâmica, eletrônica, lasers e isótopos radioativos.
- Escândio também é usado em ligas para fazer equipamentos esportivos especializados, incluindo quadros de bicicletas e tacos de beisebol, de acordo com o Chemistry Explained. Os benefícios de usar ligas de escândio em comparação com ligas convencionais para equipamentos esportivos são maior resistência, menor peso e resistência à corrosão.
- Um estudo de 2003 por Zaki Ahmad, um engenheiro da Arábia Saudita, publicado no Journal of a Sociedade de Minerais, Metais e Materiais descreveu algumas aplicações de alumínio reforçado com escândio, incluindo aquelas descritas acima, bem como aplicações aeroespaciais (anteparas, proteções térmicas, rodas, sistemas de combustível e escapamento e mais), transportes automotivos e aéreos (rodas , para-choques, quadros, pistões, cilindros de air bag) e ser usados em ambientes de água salgada, como usinas de dessalinização e motores de barco.
- De acordo com Ahmad, os primeiros usos para ligas de escândio-alumínio foram principalmente alimentado pelos militares soviéticos. As ligas foram usadas principalmente nos caças MIG 29 e em mísseis devido às suas vantagens sobre as ligas mais comuns da época (principalmente alumínio-magnésio e alumínio-lítio).
- De acordo com a Royal Society of Chemistry , o isótopo radioativo escândio-46 é usado no refino de petróleo como traçador para monitorar o movimento do petróleo e em dutos subterrâneos para detectar vazamentos.
- De acordo com a Minerals Education Coalition, o gás hidrogênio é liberado durante uma reação quando a água corre sobre o escândio devido a uma reação com o oxigênio na água.
- De acordo com a New World Encyclopedia, as impurezas de escândio dão a cor azul à variedade de berilo conhecida como gema água-marinha.
Pesquisa atual
A maioria das pesquisas envolvendo escândio é o uso de ligas de escândio, particularmente com alumínio. A maioria desses estudos discute os benefícios da combinação de escândio com outros metais e para que ligas serão usadas. Existem novos métodos de trabalho com as ligas, como uma patente depositada em 1997 por William Tack, um inventor americano, e estudos contínuos sobre a recuperação de escândio de vários recursos, como este estudo de Weiwei Wang et al., Um grupo de australianos pesquisadores, publicado em 2010 na Elsevier na seção Hidrometalurgia.
A patente de Tack descreveu um método para usar ligas de alumínio-escândio para montar estruturas como quadros de bicicletas por soldagem. As ligas que foram usadas continham várias quantidades de escândio junto com outros “enchimentos”, incluindo silício , manganês, magnésio, zircônio, titânio e cobre para determinar a melhor combinação de materiais para várias estruturas usando a técnica de soldagem do autor.
O estudo de 2010 descreveu vários processos para a recuperação de escândio de vários recursos . O escândio é recuperado principalmente como um subproduto da mineração de outros minérios, como urânio, alumínio, titânio, zircônio e outros minérios de terras raras. Várias técnicas são usadas para recuperar o escândio nos minérios restantes, incluindo lixiviação, extração por solvente, precipitação e calcinação.
Um estudo de dissertação publicado em 2016 por Claire Parker, uma estudante de ciências oceânicas na Califórnia, discute o importância do escândio no oceano. Os metais traços são micronutrientes essenciais para a saúde do meio ambiente oceânico e, embora o ferro seja o mais estudado, o escândio tem sido um dos oligoelementos menos estudados encontrados no oceano. Não há funções biológicas conhecidas para o escândio. Portanto, segundo o autor, o escândio dissolvido no oceano pode estar relacionado ao lado não nutritivo do ciclo oceânico do ferro.
Com base em vários estudos e discutidos na dissertação, o escândio e o ferro dissolvidos no oceano têm distribuições, concentrações e reatividade semelhantes (com base em composto inorgânico). O autor conclui que estudar o ferro e o escândio e suas propriedades no oceano pode fornecer “novos insights sobre os processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem no oceano”.