钪

钪，元素符号Sc，原子序数21，原子量44.96，外围电子排布3d14s2，位于第四周期ⅢB族。原子半径160.6皮米，第一电离能632kJ/mol，电负性1.3，主要氧化数+3。较软的银白色金属，密度2.989g/cm3，熔点1541℃，沸点2831℃。化学性质活泼，在空气中易被氧化而变暗，跟热水反应放出氢气，跟酸反应放出氢气。用于制备合金和特种玻璃，它的化合物用作催化剂。1876年瑞典人尼尔森发现了钪。主要矿物有钪钇石，常跟钇镧伴生。电解氯化钪可制得钪。

中文名：钪，金属钪

英文名：SCANDIUM

化学式：Sc

分子量：44.956

熔点：1541℃

沸点：2831℃

密度：2.989g/cm³

CAS登录号：7440-20-2

EINECS登录号：231-129-2

1、发现历程

钪

1817年门捷列夫根据他的元素周期律，预言“类硼”元素的存在和性质。但是门捷列夫的预言没有得到人们的注意，但是在十九世纪晚期，对稀土元素的研究却成为了一股热潮。在钪发现之前一年，瑞士的马利纳克(deMarignac)从玫瑰红色的铒土中，通过局部分解硝酸盐的方式，得到了一种不同于铒土的白色氧化物，他将这种氧化物命名为镱土，这就是稀土元素发现里面的第六名。当时老马手头样品没多少了，就建议手头有充足铒土的科学家多制备一些镱土，以研究它的性质。当时瑞典乌泼撒拉大学的尼尔森手头正好有铒土的样品，他就想按照马利纳克的方法将铒土提纯，并精确测量铒和镱的原子量(因为他这个时候正在专注于精确测量稀土元素的物理与化学常数以期对元素周期律作出验证)。当他经过13次局部分解之后，得到了3.5g纯净的镱土。但是这时候奇怪的事情发生了，马利纳克给出的镱的原子量是172.5，而尼尔森得到的则只有167.46。

尼尔森敏锐地意识到这里面有可能是什么轻质的元素鱼目混珠进去，才让这个原子量的测定不再准斤足两。于是他将得到的镱土又用相同的流程继续处理，最后当只剩下十分之一样品的时候，测得的原子量更是掉到了134.75；同时光谱中还发现了一些新的吸收线。尼尔森的判断是正确的，因此也就获得了给孩子起名的权利。他用他的故乡斯堪的纳维亚半岛给钪命名为Scandium。1879年，他正式公布了自己的研究结果，在他的论文中，还提到了钪盐和钪土的很多化学性质。不过在这篇论文中，他没有能给出钪的精确原子量，也还不确定钪在元素周期中的位置。

尼尔森的好友，也是同在乌泼撒拉大学任教的克利夫也在一起做这个工作。他从铒土出发，将铒土作为大量组分排除掉，再分出镱土和钪土之后，又从剩余物中找到了钬和铥这两个新的稀土元素。做为副产物，他提纯了钪土，并进一步了解了钪的物理和化学性质。这样一来，门捷列夫放出的漂流瓶沉睡了十年之后，终于被克利夫捞了起来，他认识到，钪，就是门捷列夫的类硼。他们的发现再次证明了元素周期律的正确性和门捷列夫的远见卓识。

2、含量分布

钪主要以矿物thortveitile和wiikite存在。在一些锡、钨矿中也含有钪，从钨矿、锡石及含有其他稀土的矿石中回收制得，主要矿物为钪钇石，极稀少。

3、理化性质

锎

物理性质

物质状态：固态

密度2985kg/m3

颜色和外表银白色

质地：质软

熔点：1814K(1541°C)

沸点：3103K(2830°C)

摩尔体积：15.00×10-6m3/mol

汽化热：314.2kJ/mol

熔化热：14.1kJ/mol

蒸气压：22.1帕(1812K)

电负性1.36(鲍林标度)

比热568J/(kg•K)

电导率1.77×106/(米欧姆)

热导率15.8W/(m•K)

化学性质

中文名称钪

英文名称Scandium

元素符号Sc

原子序数21

系列过渡金属

族3族

周期4

元素分区d

地壳含量5×10-4%

原子属性

相对原子质量44.955912(6)原子量单位

原子半径(计算值)160(184)pm

共价半径144pm

钪元素性质数据价电子排布3d14s2

电子在每能级的排布2，8，9，2

氧化价(氧化物3(弱碱性)

晶体结构六方密排晶格

晶胞参数：

a=330.9pm

b=330.9pm

c=527.33pm

α=90°

β=90°

γ=120°

电离性质

第一电离能：633.1kJ/mol

第二电离能：1235.0kJ/mol

第三电离能：2388.6kJ/mol

第四电离能：7090.6kJ/mol

第五电离能：8843kJ/mol

第六电离能：10679kJ/mol

第七电离能：13310kJ/mol

第八电离能：15250kJ/mol

第九电离能：17370kJ/mol

第十电离能：21726kJ/mol

化合物

钪可以形成Eb2O3形式的化合物，其比重3.5，碱性强于氧化铝，弱于氧化钇和氧化镁；是否能与氯化铵反应还是疑问。钪土Sc2O3，其比重3.86，碱性强于氧化铝，弱于氧化钇和氧化镁，与氯化铵不反应。

盐类无色，与氢氧化钾和碳酸钠形成胶体沉淀，各种盐类均难以完好结晶。钪盐无色，与氢氧化钾和碳酸钠形成胶体沉淀，硫酸盐极难结晶。

碳酸盐不溶于水，可能形成碱式碳酸盐沉淀。碳酸钪不溶于水，并容易脱掉二氧化碳。

硫酸复盐可能不形成矾。钪的硫酸复盐不成矾。

无水氯化物EbCl3挥发性低于氯化铝，比氯化镁更容易水解。ScCl3升华温度850oC，AlCl3则为100oC，在水溶液中水解。

地质数据

滞留时间/年：5000

太阳(相对于H=1×1012)：1100

地壳/p.p.m.：16

大西洋表面：6.1×10-7

太平洋表面：3.5×10-7

大西洋深处：8.8×10-7

太平洋深处：7.9×10-7

人体中含量

血/mgdm-3：c.0.008

日摄入量/mg：c.0.00005

人(70Kg)均体内总量/mg：c.0.2

同位素

鈧共有37個同位素，其中有1個同位素(45Sc)是穩定的。

4、制取方法

在被发现后相当长一段时间里，因为难于制得，钪的用途一直没有表现出来。随着对稀土元素分离方法的日益改进，如今用于提纯钪的化合物，已经有了相当成熟的工艺流程。因为钪比起钇和镧系元素来，氢氧化物的碱性是最弱的，所以包含了钪的稀土元素混生矿，经过处理转入溶液后用氨(或极稀的碱)处理时，氢氧化钪将首先析出，故应用“分级沉淀”法可比较容易地把它从稀土元素中分离出来。

另一种方法是利用硝酸盐的分极分解进行分离，由于硝酸钪最容易分解，可以达到分离出钪的目的。

用电解的方法可制得金属钪，在炼钪时将ScCl3、KCl、LiCl共熔，以熔融的锌为阴极电解之，使钪在锌极上析出，然后将锌蒸去可得金属钪。

另外，在加工矿石生产铀、钍和镧系元素时易回收钪。在铀、钍、钨、锡等矿藏中综合回收伴生的钪也是钪的重要来源之一。

5、应用价值

冶金工业

在冶金工业中，钪常用于制造合金(合金的添加剂)，以改善合金的强度、硬度和耐热和性能。如，在铁水中加入少量的钪，可显著改善铸铁的性能，少量的钪加入铝中，可改善其强度和耐热性。

电子工业

在电子工业中，钪可用作各种半导体器件，如钪的亚硫酸盐在半导体中的应用已引起了国内外的注意，含钪的铁氧体在计算机磁芯中也颇有前途。

化学工业

在化学工业上，用钪化合物作酒精脱氢及脱水剂，生产乙烯和用废盐酸生产氯时的高效催化剂。

玻璃工业

在玻璃工业中，可以制造含钪的特种玻璃。

电光源工业

在电光源工业中，含钪和钠制成的钪钠灯，这是是一种金属卤化物电光源：在灯泡中充入碘化钠和碘化钪，同时加入钪和钠箔，在高压放电时，钪离子和钠离子分别发出他们的特征发射波长的光，钠的谱线为589.0和589.6nm两条著名的黄色光线，而钪的谱线为361.3~424.7nm的一系列近紫外和蓝色光发射，因为互为补色，产生的总体光色就是白色光。正是由于钪钠灯具有发光效率高、光色好、节电、使用寿命长和破雾能力强等特点，使其可广泛用于电视摄像和广场、体育馆、马路照明，被称为第三代光源。

太阳能光电池

在金属-绝缘体-半导体硅光电池和太阳能电池中，钪是最好的阻挡金属。

γ射线源

我们平常从矿物中提炼出来的是45Sc，这是钪的唯一一种天然同位素，每一个45Sc的原子核中有21个质子和24个中子。把钪放在核反应堆中，让他吸收中子辐射，原子核中多一个中子的46Sc就诞生了。46Sc这种人工放射性同位素可以当作γ射线源或者示踪原子，还可以用来对恶性肿瘤进行放射治疗。其他的用途还有钇镓钪石榴石激光器，氟化钪玻璃红外光导纤维，电视机上钪涂层的阴极射线管等。