Scandium

Scandium, chemisches Symbol Sc, weiches, silbrig weißes, metallisches Element mit der Ordnungszahl 21, das zusammen mit Yttrium, Lutetium und Lawrencium in der dritten Nebengruppe des Periodensystems steht und zu den Übergangsmetallen gehört.

Scandium zählt zu den Leichtmetallen und wurde 1879 von dem schwedischen Chemiker Lars Fredrik Nilson entdeckt. Acht Jahre zuvor hatte der russische Chemiker Dmitrij Iwanowitsch Mendelejew anhand seines Periodensystems dies vorhergesagt. Nilson benannte das neue Element nach Scandia, dem neulateinischen Namen für Skandinavien. Scandium wird u. a. als Legierungsbestandteil und als Zusatz zu Leuchtstoffen verwendet.

Natürliches Scandium ist anisotop, d. h., es kommt nur in Form eines natürlichen Isotops (Scandium 45) vor. Die 19 bislang bekannten künstlichen Isotope (³⁶Sc bis ⁵⁵Sc) sind alle radioaktiv mit Halbwertszeiten zwischen wenigen Nanosekunden und etwa 90 Jahren. Unter den Elementen der Erdkruste steht Scandium an 35. Stelle. In der Natur kommt das Leichtmetall nur in gebundener Form vor, etwa in den Mineralien Thortveitit ((Y,Sc)₂Si₂O₇) und Kolbeckit (ScPO₄ · 2H₂O). Außerdem findet man das Element in Uran-, Wolfram- und Zinnerzen. Auch in Spektren von Sternen ist Scandium nachgewiesen worden.

Scandium ist ein relativ weiches, walzbares Metall, das bei 1 539 °C schmilzt und bei 2 832 °C siedet. Seine Dichte beträgt etwa 3,0 Gramm pro Kubikzentimeter, seine Atommasse 44,956 u. Gegenüber Luft und Wasser ist reines Scandium bei Raumtemperatur beständig, weil sich die Metalloberfläche infolge Passivierung mit einer schützenden Oxidschicht überzieht. Mit Sauerstoff verbindet sich das Metall bei höheren Temperaturen zu Scandium(III)-oxid:

4Sc + 3O2 → 2Sc2O3.

Mit anderen Nichtmetallen wie Stickstoff, Kohlenstoff oder Wasserstoff bildet es bei hohen Temperaturen Verbindungen nichtstöchiometrischer Zusammensetzung (siehe Stöchiometrie). Verdünnte Salzsäure (siehe Chlorwasserstoff) greift pulverisiertes Scandium unter Freisetzung von Wasserstoff an:

2Sc + 6HCl → 2Sc3+ + 6Cl- + 3H2.

Hinsichtlich seiner chemischen und physikalischen Eigenschaften ähnelt Scandium eher dem Element Bor als den Seltenerdmetallen, zu denen es auch gerechnet wird. In den meist farblosen oder weißen Verbindungen tritt Scandium vorwiegend mit der Oxidationszahl +3 auf, etwa in Scandium(III)-oxid (Sc₂O₃), Scandium(III)-chlorid (ScCl₃) und Scandium(III)-sulfat (Sc₂(SO₄)₂). Mit organischen Resten kann Scandium metallorganische Verbindungen bilden. Außerdem vereint es sich mit Liganden zu Komplexverbindungen (siehe Koordinationschemie).

Für Scandium gibt es bisher nur wenige technische Anwendungen, z. B. als Bestandteil von Legierungen im Flugzeugbau. Ferner dient es in Form des Iodids (ScI₃) als Zusatz zu Leuchtstoffen. Radioaktive Scandiumisotope nutzt man u. a. als Tracer bei der Analyse von Erdöl.