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钪
Sc 21

Scandium

钪是一种化学元素,符号为 Sc,原子序数为 21。它是银灰色的轻过渡金属,密度仅 2.99 g/cm³,是所有过渡金属中最轻的。工业上,钪的最大用途是铝合金合金化——加入 0.1-0.4% 钪可显著提升铝合金的强度和耐热性,用于航天器和高性能自行车车架。钪还用于钪钠灯(发出明亮高效的白光)。

过渡金属 USGS 2025 银白色
原子序数 21Z
原子量 44.956u
价电子数 2
电子排布 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
密度
2.98g/cm³
熔点
1541°C
地壳丰度
22.0ppm
年产量
13tonnes Sc2O3
回收利用率
0%(低回收率;小众市场,废料回收有限

为什么用它

钪地壳丰度低且分布分散,但其价值在微量添加:在铝合金中加入极少量钪即可显著细化晶粒、提高强度与耐蚀性,用于航空航天与体育器材;在固体氧化物燃料电池中,钪稳定氧化锆是高端电解质材料。

应用

铝合金固态氧化物燃料电池

应用详解单质与化合物用途

元素的主要用途

钪是一种地壳丰度不算太低却极度分散的稀散金属,产量极小、价格昂贵,始终属于用在关键处的战略材料。它最成熟的用途是作为铝合金的微量合金元素:在铝中加入千分之几的钪,就能显著细化晶粒、提高强度和焊接性能,还能抑制再结晶,这种铝钪合金被用于部分军用飞机结构件和航天火箭贮箱,也逐渐走向高端体育器材,如自行车车架、棒球棒和帐篷杆。在能源领域,用氧化钪稳定的氧化锆作固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质,可在中高温下高效发电,被视为清洁分布式电源的重要方向。此外,钪的卤化物用于金属卤化物灯,那种高光效、高显色性的钪钠灯常用于体育场和大型厂房照明。钪之所以用量虽小却不可替代,在于微量添加就能带来合金性能的跃升,而它不形成独立矿床,只能从铀钛钨等矿的副产物中微量回收。

常见化合物及其用途

氧化钪(Sc2O3)是最主要的钪化合物,为白色粉末,是制备金属钪、钪铝合金和固体氧化物燃料电池电解质的起点原料,也用于特种玻璃和电子陶瓷。氯化钪(ScCl3)是湿法冶金提取钪和制备其他钪化合物的中间产物,在材料科学研究中用作催化剂和有机合成的路易斯酸试剂。氟化钪(ScF3)主要用于制备金属卤化物灯的放电填充物和特种光学玻璃,它还具有反常的低热膨胀特性,在精密光学和低膨胀材料研究中受到关注。由于钪本身产量极少,这些化合物的全球用量都以公斤级计,属于典型的高价小众化学品。钪在自然界几乎不形成独立矿床,工业上主要从铀矿、钨矿和红泥铝土矿的浸出液中作为副产物回收,这也使其化合物价格长期居高不下,长期按公斤甚至克级交易。

元素小史

1879 年 Nilson 发现,门捷列夫预言类硼

相关元素

Ti · V · Cr · Mn · Fe · Co · Ni · Cu ·

常见问题长尾问答 · 数据驱动

钪的熔点是多少?
1541 °C
钪的沸点是多少?
2836 °C
钪的密度是多少?
2.98 g/cm³
钪的原子序数和元素分类是什么?
21 · 过渡金属
钪主要从哪种矿石中提取?
磷钇矿
钪的全球储量是多少?
20000 tonnes
钪的年产量是多少?
13 tonnes Sc2O3
钪主要用在哪些领域?
钪地壳丰度低且分布分散,但其价值在微量添加:在铝合金中加入极少量钪即可显著细化晶粒、提高强度与耐蚀性,用于航空航天与体育器材;在固体氧化物燃料电池中,钪稳定氧化锆是高端电解质材料。
钪是谁在什么时候发现的?
Lars Fredrik Nilson · 1879