概述
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| 金屬鈧 |
簡介
鈧（舊譯作鉰、鏮），英文名稱scandium，元素符號Sc，是稀土元素之一，為銀白色金屬，質較軟；熔點1541°C，沸點2831°C，密度2.989克/厘米³。晶體結構有六方密堆積(1335°C以下)和體心立方。第一電離能為6.54電子伏特。鈧在化合物中主要呈3價態，易溶於水，可與熱水作用放出氫，也易溶於酸，是一種強還原劑。在空氣中容易氧化成Sc2O3而失去金屬光澤變成暗灰色。鈧的氧化物及氫氧化物只顯鹼性，但其鹽灰幾乎不能水解。氧化鈧為白色粉末，易溶於酸中生成相應的鹽。鈧的氯化物為白色結晶，易溶於水並能在空氣中潮解。鈧的離子半徑較小，形成配位化合物的能力較強；鈧能與多種氨羧絡合劑生成穩定的螯合物；鈧能與茜素和苯胂酸等有機試劑生成有色配合物，這個性質被用於鈧的比色分析和光譜分析。常跟釓、鉺等混合存在，產量很少。鈧在地殼中的含量約為0.0005%，主要礦物為鈧釔石，鈧也存在於核裂變產物中，自然界存在的鈧全部為穩定同位素鈧45。另外，鈧還有9种放射性同位素，即40～44Sc和46～49Sc。其中，46Sc作為示蹤劑，已在化工、冶金及海洋學等方面使用。在醫學上，國外還有人研究用46Sc來醫治癌症。來源：
主要以礦物thortveitile和wiikite存在。在一些錫、鎢礦中也含有鈧，從鎢礦、錫石及含有其他稀土的礦石中回收製得，主要礦物為鈧釔石，極稀少。
發現歷史
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| 鈧合金 |
元素周期律的基本要點：
將元素按照原子量大小順序排列起來，在性質上呈現明顯的周期性。
原子量的大小決定元素的特性。
應該預料到許多未知元素的被發現。
當知道了某元素的同類元素後，有時可以修正該元素的原子量。在這張周期表中，有4個位置只標出原子，在應該寫元素符號的地方卻打了一個問號。
這是因為門捷列夫在設計周期表時，當他按原子量遞增的順序將元素排列到鈣（原子量為40）時，在當時已知的元素中，原子量比40大的元素是鈦（原子量為50），這樣，鈣後面的一個元素似乎是鈦。但是，門捷列夫發現，如果照這樣的次序排列，鈦就和鋁屬於同一族，實際上鈦的性質並不與鋁相似，而與鋁的後面一個元素矽相似，因此他斷定鈦應該與矽屬於同一族，在鈣與鈦之間應該存在著一個元素，雖然這個元素尚未被發現，但應該為它留出空位。根據同樣理由，他認為在鋅與砷、鋇與鉭之間也應留下空位，因此他預言了原子量為45、68、70的3種未知元素的性質，並命名為類硼、類鋁、類矽。
門捷列夫的預言沒有得到人們的注意，但是在十九世紀晚期，對稀土元素的研究卻成為了一股熱潮。在鈧發現之前一年，瑞士的馬利納克（deMarignac）從玫瑰紅色的鉺土中，通過局部分解硝酸鹽的方式，得到了一種不同於鉺土的白色氧化物，他將這種氧化物命名為鐿土，這就是稀土元素髮現裡面的第六名。當時老馬手頭樣品沒多少了，就建議手頭有充足鉺土的科學家多製備一些鐿土，以研究它的性質。當時瑞典烏潑撒拉大學的尼爾森手頭正好有鉺土的樣品，他就想按照馬利納克的方法將鉺土提純，並精確測量鉺和鐿的原子量（因為他這個時候正在專注於精確測量稀土元素的物理與化學常數以期對元素周期律作出驗證）。當他經過13次局部分解之後，得到了3.5g純淨的鐿土。但是這時候奇怪的事情發生了，馬利納克給出的鐿的原子量是172.5，而尼爾森得到的則只有167.46。
尼爾森敏銳地意識到這裡面有可能是什麼輕質的元素魚目混珠進去，才讓這個原子量的測定不再準斤足兩。於是他將得到的鐿土又用相同的流程繼續處理，最後當只剩下十分之一樣品的時候，測得的原子量更是掉到了134.75；同時光譜中還發現了一些新的吸收線。尼爾森的判斷是正確的，因此也就獲得了給孩子起名的權利。他用他的故鄉斯堪的納維亞半島給鈧命名為Scandium。1879年，他正式公布了自己的研究結果，在他的論文中，還提到了鈧鹽和鈧土的很多化學性質。不過在這篇論文中，他沒有能給出鈧的精確原子量，也還不確定鈧在元素周期中的位置。
尼爾森的好友，也是同在烏潑撒拉大學任教的克利夫也在一起做這個工作。他從鉺土出發，將鉺土作為大量組分排除掉，再分出鐿土和鈧土之後，又從剩餘物中找到了鈥和銩這兩個新的稀土元素。做為副產物，他提純了鈧土，並進一步了解了鈧的物理和化學性質。這樣一來，門捷列夫放出的漂流瓶沉睡了十年之後，終於被克利夫撈了起來，他認識到，鈧，就是門捷列夫的類硼。我們來看看鈧的一些化學性質和瓶中那張古舊的羊皮紙上寫過的預言是否吻合吧。
Eka-BoronScandium
原子量4445.1（克利夫，1879）
原子體積:(立方厘米/摩爾)15.0
地殼中含量：（ppm）16
元素在太陽中的含量:(ppm)0.04
元素在海水中的含量:(ppm)
太平洋表面0.00000035
44.955910（IUPAC，現代）
可以形成Eb2O3形式的化合物，其比重3.5，鹼性強於氧化鋁，弱於氧化釔和氧化鎂；是否能與氯化銨反應還是疑問。鈧土Sc2O3，其比重3.86，鹼性強於氧化鋁，弱於氧化釔和氧化鎂，與氯化銨不反應。
鹽類無色，與氫氧化鉀和碳酸鈉形成膠體沉澱，各種鹽類均難以完好結晶。鈧鹽無色，與氫氧化鉀和碳酸鈉形成膠體沉澱，硫酸鹽極難結晶。
碳酸鹽不溶於水，可能形成鹼式碳酸鹽沉澱。碳酸鈧不溶於水，並容易脫掉二氧化碳。
硫酸復鹽可能不形成礬。鈧的硫酸復鹽不成礬。
無水氯化物EbCl3揮發性低於氯化鋁，比氯化鎂更容易水解。ScCl3升華溫度850oC，AlCl3則為100oC，在水溶液中水解。
Eb不由光譜發現。Sc不由光譜發現。
在那個不但對於元素的電子層結構一無所知（連電子都是1899年才發現的），甚至還有權威如杜馬這樣的化學家對原子論都持懷疑態度。能將一個未發現的元素的性質描述得如此精準，真是讓讀者後背泛起一層隱隱的涼意。1879年，瑞典的化學教授尼爾森（L.F.Nilson,1840~1899）和克萊夫（P.T.Cleve,1840~1905）差不多同時在稀有的礦物矽鈹釔礦和黑稀金礦中找到了一種新元素。他們給這一元素定名為"Scandium"（鈧），鈧就是門捷列夫當初所預言的"類硼"元素。他們的發現再次證明了元素周期律的正確性和門捷列夫的遠見卓識。
套用
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| 用途 |
2，在電子工業中，鈧可用作各種半導體器件，如鈧的亞硫酸鹽在半導體中的套用已引起了國內外的注意，含鈧的鐵氧體在計算機磁芯中也頗有前途。
3，在化學工業上，用鈧化合物作酒精脫氫及脫水劑，生產乙烯和用廢鹽酸生產氯時的高效催化劑。
4，在玻璃工業中，可以製造含鈧的特種玻璃。
5，在電光源工業中，含鈧和鈉製成的鈧鈉燈，具有效率高和光色正的優點。鈧金屬可用於航空航天，氧化鈧可用於製造高亮度電燈。用碘化鈧製造的電燈光線非常類似天然日光。
6，自然界中鈧均以45Sc形式存在，另外，鈧還有9种放射性同位素，即40～44Sc和46～49Sc。其中，46Sc作為示蹤劑，已在化工、冶金及海洋學等方面使用。
7，在醫學上，國外還有人研究用46Sc來醫治癌症。
元素性質
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| 元素性質數據 |
英文名稱Scandium
元素符號Sc
原子序數21
系列過渡金屬
族3族
周期4
元素分區d
密度2985kg/m3
顏色和外表銀白色
質地：質軟
地殼含量5×10-4%
原子屬性
相對原子質量44.955912(6)原子量單位原子半徑（計算值）160（184）pm
共價半徑144pm
價電子排布[氬]3d14s2
電子在每能級的排布2，8，9，2
氧化價（氧化物3（弱鹼性）
晶體結構六方密排晶格
晶胞參數：
a=330.9pm
b=330.9pm
c=527.33pm
α=90°
β=90°
γ=120°
物理屬性
物質狀態固態熔點1814K（1541°C）
沸點3103K（2830°C）
摩爾體積15.00×10-6m3/mol
汽化熱314.2kJ/mol
熔化熱14.1kJ/mol
蒸氣壓22.1帕（1812K）
聲速無數據（293.15K）
其他性質
電負性1.36（鮑林標度）比熱568J/(kg•K)
電導率1.77×106/(米歐姆)
熱導率15.8W/(m•K)
第一電離能633.1kJ/mol
第二電離能1235.0kJ/mol
第三電離能2388.6kJ/mol
第四電離能7090.6kJ/mol
第五電離能8843kJ/mol
第六電離能10679kJ/mol
第七電離能13310kJ/mol
第八電離能15250kJ/mol
第九電離能17370kJ/mol
第十電離能21726kJ/mol
同位素豐度半衰期衰變模式衰變能量MeV衰變產物
45Sc100%穩定
46Sc人造83.79天β衰變2.36746Ti
地質數據
滯留時間/年:5000太陽(相對於H=1×1012):1100
地殼/p.p.m.:16
大西洋表面:6.1×10-7
太平洋表面:3.5×10-7
大西洋深處:8.8×10-7
太平洋深處:7.9×10-7
人體中含量
血/mgdm-3:c.0.008日攝入量/mg:c.0.00005
人(70Kg)均體內總量/mg:c.0.2
