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Scandium
Sc 21

Scandium Scandium

Scandium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Sc und der Ordnungszahl 21. Es ist ein silbergraues, leichtes Übergangsmetall mit einer Dichte von nur 2,99 g/cm³ – das leichteste aller Übergangsmetalle. Die wichtigste industrielle Anwendung von Scandium liegt in der Legierung von Aluminium: Mit 0,1-0,4% Scandium versetzte Aluminiumlegierungen weisen deutlich höhere Festigkeit und Temperaturbeständigkeit auf und werden in Raumfahrzeugstrukturen und hochwertigen Fahrradrahmen verwendet. Scandium findet zudem Einsatz in Natriumdampflampen, die helles und energieeffizientes weißes Licht erzeugen.

Übergangsmetall USGS 2025 silbrig weiß
Ordnungszahl 21Z
Atommasse 44.956u
Valenzelektronen 2
Elektronenkonfiguration 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
Dichte
2.98g/cm³
Schmelzpunkt
1541°C
Häufigkeit in der Erdkruste
22.0ppm
Jahresproduktion
13tonnes Sc2O3
Recyclingrate
0%(Niedrige Recyclingrate; kleiner Spezialmarkt, begrenzte Rückgewinnung aus Schrott

Warum es verwendet wird

Scandium ist das leichteste Übergangsmetall (Dichte 2,99 g/cm³) und bildet mit Aluminium Legierungen, die gleichzeitig härter als Stahl und 45 % leichter als Aluminium sind. Seine Seltenheit (0,0005 % der Erdkruste) macht es teuer – aber seine herausragenden Eigenschaften in der Luft- und Raumfahrt sowie bei Hochleistungssportgeräten rechtfertigen den hohen Preis.

Anwendungen

Aluminum alloysSolid oxide fuel cells

Anwendungen im DetailVerwendung des Elements und seiner Verbindungen

Hauptverwendungen des Elements

Scandium ist ein dispers verteiltes Metall, dessen Krustenhäufigkeit nicht besonders niedrig ist, das jedoch extrem dispers vorkommt; die Förderung ist winzig und die Preise sind hoch, sodass es stets ein strategischer Werkstoff für kritische Aufgaben geblieben ist. Seine ausgereifteste Verwendung ist als Spurenelementlegierungselement in Aluminiumlegierungen: der Zusatz von wenigen Tausendsteln Scandium zu Aluminium verfeinert merklich die Körner, erhöht Festigkeit und Schweißbarkeit und unterdrückt die Rekristallisation; diese Aluminium-Scandium-Legierungen werden in einigen Militärflugzeug-Strukturteilen und Raumfahrttankbehältern verwendet und dringen allmählich auch in den High-End-Sportartikelbereich vor, wie Fahrradrahmen, Baseballschläger und Zeltstangen. Im Energiefeld wird scandienstabilisiertes Zirkonoxid als Elektrolyt von Festoxidbrennstoffzellen (SOFC) verwendet, das bei mittleren bis hohen Temperaturen effizient Strom erzeugen kann und als eine wichtige Richtung für saubere dezentrale Stromversorgung gilt. Darüber hinaus werden Scandiumhalogenide in Metall-Halogenid-Lampen verwendet; die hocheffizienten, gut farbwiedergabefähigen Scandium-Natrium-Lampen werden üblicherweise in Stadien und großen Fabikhallen eingesetzt. Scandium ist trotz seines geringen Verbrauchs unersetzlich, weil Spurenzusätze einen Sprung in der Legierungsleistung bewirken und weil es kein eigenständiges Erz bildet und nur als Spuren-Nebenprodukt aus Uran-, Titan- und Wolmarkerzen gewonnen werden kann.

Wichtige Verbindungen und ihre Verwendung

Scandiumoxid (Sc2O3) ist die Hauptverbindung des Scandiums, ein weißes Pulver, das Ausgangsmaterial zur Herstellung von metallischem Scandium, Scandium-Aluminium-Legierungen und SOFC-Elektrolyten ist, und wird zudem in Spezialglas und elektronischen Keramiken verwendet. Scandiumchlorid (ScCl3) ist ein Zwischenprodukt bei der hydrometallurgischen Scandiumextraktion und bei der Herstellung anderer Scandiumverbindungen und wird in der Materialforschung als Katalysator und als Lewissäure-Reagenz in der organischen Synthese verwendet. Scandiumfluorid (ScF3) wird hauptsächlich verwendet, um die Entladungsfüllmaterialien von Metall-Halogenid-Lampen und Spezialoptikglas herzustellen; es zeigt zudem ein ungewöhnliches Verhalten niedriger Wärmeausdehnung und ist für die Präzisionsoptik und die Forschung an niedrigausdehnenden Werkstoffen von Interesse. Weil Scandium selbst in extrem kleinen Mengen erzeugt wird, wird der weltweite Verbrauch dieser Verbindungen alles in Kilogramm gemessen, was sie zu typischen teuren Nischenchemikalien macht. Scandium bildet in der Natur fast keine eigenständigen Lagerstätten; industriell wird es hauptsächlich als Nebenprodukt aus den Laugungslaugen von Uranerzen, Wolmarkerzen und Bauxit-Rotschlamm gewonnen, was seine Verbindungen seit langem teuer und pro Kilogramm oder sogar Gramm handelbar gemacht hat.

Elementgeschichte

Entdeckt 1879 von Nilson. Kommt natürlich nur gebunden vor, hauptsächlich als Seltene-Erden-Mineralien.

Verwandte Elemente

Ti · Titan (Element) V · Vanadium Cr · Chrom Mn · Mangan Fe · Eisen Co · Cobalt Ni · Nickel Cu · Kupfer

Häufige FragenLong-Tail-Fragen · datenbasiert

Wie hoch ist der Schmelzpunkt von Scandium?
1541 °C
Wie hoch ist der Siedepunkt von Scandium?
2836 °C
Wie hoch ist die Dichte von Scandium?
2.98 g/cm³
Welche Ordnungszahl und Kategorie hat Scandium?
21 · Übergangsmetall
Aus welchem Mineral wird Scandium hauptsächlich gewonnen?
Xenotim
Wie hoch sind die Weltreserven von Scandium?
20000 tonnes
Wie hoch ist die Jahresproduktion von Scandium?
13 tonnes Sc2O3
Wofür wird Scandium hauptsächlich verwendet?
Scandium ist das leichteste Übergangsmetall (Dichte 2,99 g/cm³) und bildet mit Aluminium Legierungen, die gleichzeitig härter als Stahl und 45 % leichter als Aluminium sind. Seine Seltenheit (0,0005 % der Erdkruste) mach
Wer hat Scandium wann entdeckt?
Lars Fredrik Nilson · 1879