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Scandium
Sc 21

Scandium Scandium

Le scandium est un élément chimique de symbole Sc et de numéro atomique 21. C'est un métal de transition gris argenté, léger, avec une densité de seulement 2,99 g/cm³ – le plus léger de tous les métaux de transition. L'application industrielle la plus importante du scandium réside dans l'alliage de l'aluminium: des alliages d'aluminium contenant 0,1 à 0,4% de scandium présentent une résistance et une tenue thermique nettement supérieures, utilisés dans les structures spatiales et les cadres de vélo haut de gamme. Le scandium est également utilisé dans les lampes à vapeur de sodium, qui produisent une lumière blanche brillante et efficace.

Métal de transition USGS 2025 blanc argenté
Numéro atomique 21Z
Masse atomique 44.956u
Électrons de valence 2
Configuration électronique 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
Densité
2.98g/cm³
Point de fusion
1541°C
Abondance dans la croûte
22.0ppm
Production annuelle
13tonnes Sc2O3
Taux de recyclage
0%(Faible taux de recyclage ; petit marché de spécialité, récupération limitée depuis la ferraille

Pourquoi l'utiliser

Le scandium est le métal de transition le plus léger (2,99 g/cm³) et forme des alliages avec l'aluminium qui sont simultanément plus forts que l'acier et 45 % plus légers que l'aluminium. Sa rareté (0,0005 % de la croûte terrestre) le rend coûteux — mais ses propriétés supérieures dans l'aérospatiale et les équipements sportifs de haute performance justifient son prix élevé.

Applications

Aluminum alloysSolid oxide fuel cells

Applications en détailUtilisations de l'élément et de ses composés

Principaux usages de l'élément

Le scandium est un métal dispers dont l'abondance dans la croûte n'est pas spécialement faible mais qui est extrêmement dispersé ; la production est minuscule et les prix élevés, si bien qu'il est toujours demeuré un matériau stratégique réservé aux rôles critiques. Son usage le plus mûr est comme élément d'alliage à l'état de trace dans les alliages d'aluminium : ajouter quelques millièmes de scandium à l'aluminium affine nettement les grains, relève la résistance et la soudabilité et supprime la recristallisation ; ces alliages aluminium-scandium sont employés dans certaines pièces structurelles d'avions militaires et réservoirs de fusées aérospatiales, et gagnent aussi progressivement les équipements sportifs haut de gamme tels que cadres de vélo, bâtons de baseball et mâts de tente. Dans le domaine de l'énergie, la zircone stabilisée à l'oxyde de scandium utilisée comme électrolyte des piles à combustible à oxyde solide (SOFC) peut produire de l'électricité efficacement à des températures moyennes-élevées et est considérée comme une direction importante de l'énergie distribuée propre. De plus, les halogénures de scandium sont utilisés dans les lampes aux halogénures métalliques ; les lampes scandium-sodium à haut rendement et à bon rendu des couleurs sont couramment employées dans les stades et les grandes halles d'usine. Le scandium est irremplaçable malgré son faible consommation parce que des additions à l'état de trace apportent un saut dans les performances de l'alliage, et parce qu'il ne forme pas de gisement indépendant et ne peut être récupéré que comme sous-produit à l'état de trace des minerais d'uranium, de titane et de tungstène.

Principaux composés et leurs usages

L'oxyde de scandium (Sc2O3) est le principal composé du scandium, une poudre blanche qui est le point de départ de la préparation du scandium métallique, des alliages scandium-aluminium et des électrolytes SOFC, et est aussi utilisé dans le verre spécial et la céramique électronique. Le chlorure de scandium (ScCl3) est un intermédiaire de l'extraction hydrométallurgique du scandium et de la préparation d'autres composés du scandium, et est utilisé dans la recherche sur les matériaux comme catalyseur et comme réactif acide de Lewis en synthèse organique. Le fluorure de scandium (ScF3) sert surtout à préparer les matériaux de remplissage de décharge des lampes aux halogénures métalliques et le verre optique spécial ; il présente aussi un comportement inhabituel de faible dilatation thermique et intéresse l'optique de précision et la recherche sur les matériaux à faible dilatation. Parce que le scandium lui-même est produit en quantités extrêmement faibles, la consommation mondiale de ces composés se compte tout en kilogrammes, ce qui en fait des produits chimiques de niche typiquement chers. Le scandium ne forme presque pas de gisements indépendants dans la nature ; industriellement il est récupéré principalement comme sous-produit des lixiviats des minerais d'uranium, des minerais de tungstène et de la boue rouge de bauxite, ce qui a longtemps gardé ses composés chers et commercialisés au kilogramme, voire au gramme.

Histoire de l'élément

Découvert en 1879 par Lars Fredrik Nilson (Suède) par spectroscopie alors qu'il cherchait du germanium dans des échantillons de minerais de terres rares. Du scandium métallique n'a pas été produit avant 1937, et la production commerciale n'a commencé que dans les années 1970 à partir de résidus de mines d'uranium et de minerais de terres rares.

Éléments apparentés

Ti · Titane V · Vanadium Cr · Chrome Mn · Manganèse Fe · Fer Co · Cobalt Ni · Nickel Cu · Cuivre

Questions fréquentesQuestions longue traîne · basées sur les données

Quel est le point de fusion de Scandium ?
1541 °C
Quel est le point d'ébullition de Scandium ?
2836 °C
Quelle est la densité de Scandium ?
2.98 g/cm³
Quels sont le numéro atomique et la catégorie de Scandium ?
21 · Métal de transition
De quel minerai Scandium est-il principalement extrait ?
xénotime
Quelles sont les réserves mondiales de Scandium ?
20000 tonnes
Quelle est la production annuelle de Scandium ?
13 tonnes Sc2O3
Quels sont les principaux usages de Scandium ?
Le scandium est le métal de transition le plus léger (2,99 g/cm³) et forme des alliages avec l'aluminium qui sont simultanément plus forts que l'acier et 45 % plus légers que l'aluminium. Sa rareté (0,0005 % de la croûte
Qui a découvert Scandium et quand ?
Lars Fredrik Nilson · 1879