Scandium

C'est un métal de transition mou, d'aspect blanc argenté. On trouve du scandium dans quelques rares minéraux en provenance de Scandinavie. Il est classé avec l'yttrium et les lanthanides dans les terres rares.

Isotopes

Le scandium possède 25 isotopes de nombre de masse variant entre 36 et 60, et 10 isomères nucléaires connus. Parmi eux, seul ⁴⁵Sc est stable et constitue l'intégralité du scandium présent dans la nature, faisant du scandium à la fois un élément monoisotopique et un élément mononucléidique. Sa masse atomique standard est de 44,955912(6) u.

Caractéristiques notables

Le scandium est un élément métallique mou, rare, trivalent, très léger qui devient jaunâtre ou rose lorsqu'il est exposé à l'air. Cet élément a des propriétés chimiques intermédiaires entre celles de l'aluminium et de l'yttrium. L'état d'oxydation le plus commun du scandium est +3.

Applications

La production mondiale est faible, de l'ordre de quelques tonnes par an, et son prix élevé (10 000 $/kg).

En ajoutant de l'iodure de scandium dans une lampe à halogénure métallique, on obtient une source de lumière spectralement comparable au Soleil (température de couleur de 4 000 K - « blanc neutre ») qui est utilisé comme source lumineuse pour la vidéo de nuit ou en intérieur.

L'isotope radioactif ⁴⁶Sc, du fait de sa demi-vie courte (84 jours), est utilisé comme marqueur dans les raffineries de pétrole lors du craquage et pour la détection de fuites de canalisations.

Le scandium possédant un point de fusion beaucoup plus élevé que celui de l'aluminium et presque aussi léger (densité 2,9) est étudié pour de possibles applications aérospatiales.

L'URSS a développé largement la production industrielle de scandium et a optimisé un alliage d'aluminium comportant 2 % de scandium, ce qui renforce considérablement les caractéristiques mécaniques de l'aluminium. Cet alliage est couramment utilisé dans les constructions aéronautiques militaires russes. Une propriété complémentaire de cet alliage est qu'il est soudable alors que ce n'est pas le cas d'un alliage aluminium lithium développé en Occident à la même époque (ce problème est aujourd'hui résolu) pour des caractéristiques mécaniques équivalentes.

Le scandium est le plus puissant des antirecristallisants connus, dans l'aluminium. Cette propriété intéresse actuellement l'industrie aéronautique. On l'utilise à des taux très faibles (inférieurs à 0,5 %) pour, par exemple, conserver une texture fibrée même après de multiples traitements thermiques.

L'oxyde de scandium (Sc₂O₃) peut servir à protéger des surfaces optiques car il est très dur, résistant, transparent en UV et assez résistant à la corrosion.

Histoire

Découvertes des terres rares.

Yttrium (1794)

Yttrium

Terbium (1843)

Erbium (1843)

Erbium

Thulium (1879)

Holmium (1879)

	Holmium

	Dysprosium (1886)

Ytterbium (1878)

Ytterbium

	Ytterbium

	Lutécium (1907)

Scandium (1879)

Cérium (1803)

Cérium

Lanthane (1839)

Lanthane

Didyme (1839)

Didyme

	Néodyme (1885)

	Praséodyme (1885)

Samarium (1879)

Samarium

	Samarium

	Europium (1901)

Gadolinium (1880)

	Prométhium (1947)

Diagrammes des découvertes des terres rares. Les dates entre parenthèses sont les dates d'annonces des découvertes[6]. Les branches représentent les séparations des éléments à partir d'un ancien (l'un des nouveaux éléments conservant le nom de l'ancien, sauf pour le didyme).

Le scandium (latin : scandia→scandinavie) a été découvert par Lars Fredrik Nilson en 1879 lorsque lui et son équipe recherchaient des terres rares. Nilson mit en évidence le nouvel élément par analyse spectrale faite à partir de minerai d'euxénite et de gadolinite. Afin d'isoler l'élément il traita 10 kilogrammes d'euxénite afin d'obtenir 2 grammes d'oxyde de scandium (Sc₂O₃) très pur.

En 1869, Dmitri Mendeleïev prédit certaines propriétés du scandium qu'il nomma alors ekabore, en utilisant sa loi périodique. Per Teodor Cleve découvrit l'oxyde de scandium à peu près au même moment mais contrairement à Nilson, Cleve montra que le scandium était identique à l'ekabore.

En 1937, pour la première fois du scandium métallique est produit par électrolyse d'un mélange de potassium, de lithium, et d'oxyde de scandium fondu vers 700 à 800 °C. La première livre de scandium métallique pur à 99 % ne fut pas produite avant 1960.

Occurrence

Les seules sources de scandium concentré connues sont les minerais de thortveitite, d'euxénite et de gadolinite que l'on trouve en faible quantité en Scandinavie. On ne trouve pas naturellement de scandium métallique. Le scandium est le 23^e élément le plus abondant dans le Soleil, mais seulement le 50^e sur terre. On le retrouve distribué de manière uniforme sur terre dans plus de 800 minéraux. Il représente une grande partie d'un minerai rare, la thortveitite, et on le trouve aussi comme résidu après l'extraction du tungstène de la wolframite.

Le scandium est actuellement principalement un sous-produit de la purification de l'uranium. On l'isole industriellement par réduction du fluorure de scandium en présence de calcium métallique.

Isotopes

On ne trouve naturellement qu'un seul isotope du scandium le ⁴⁵Sc. On a découvert 13 autres isotopes dont les plus stables sont le ⁴⁶Sc avec une demi-vie de 83,79 jours, le ⁴⁷Sc avec une demi-vie de 3,3492 jours, et le ⁴⁸Sc d'une demi-vie de 43,67 heures. Les autres isotopes ont tous une demi-vie inférieure à 4 heures et la plus grande partie inférieure à 2 minutes. Les isotopes du scandium ont une masse atomique variant de 39,978 uma pour le ⁴⁰Sc, jusqu'à 53,963 uma pour le ⁵⁴Sc. Le mode de désintégration primaire pour les isotopes avant ⁴⁵Sc est la capture électronique alors qu'après c'est l'émission béta.

Précautions / toxicologie

La poudre de scandium métallique est inflammable.

Dans la fiction

Le scandium est un élément central de l'histoire du Cycle d'Antarès de la bande-dessinée Les Mondes d'Aldébaran du dessinateur Léo.

Notes et références

(en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90^e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-420-09084-0)
(en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », Dalton Transactions,‎ 2008, p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)
(en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, TF-CRC, 2006, 87^e éd. (ISBN 0849304873), p. 10-202
Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
SIGMA-ALDRICH
(en) Episodes from the History of the Rare Earth Elements, Springer Netherlands, coll. « Chemists and Chemistry », 1^er janvier 1996 (ISBN 9789401066143 et 9789400902879, DOI 10.1007/978-94-009-0287-9), xxi.

Voir aussi

Liens externes

(en) « Technical data for Scandium » (consulté le 12 août 2016), avec en sous-pages les données connues pour chaque isotope

1

2

3

4

5

6

7

8

*

Métaux Alcalins	Alcalino- terreux	Lanthanides	Métaux de transition	Métaux pauvres	Métal- loïdes	Non- métaux	Halo- gènes	Gaz nobles	Éléments non classés
		Actinides
		Superactinides

Portail de la chimie

Cet article est issu de Wikipedia. Le texte est sous licence Creative Commons - Attribution - Partage dans les Mêmes. Des conditions supplémentaires peuvent s'appliquer aux fichiers multimédias.

[HandbookChemPhys90-1] (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90^e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-420-09084-0)

[2] (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », Dalton Transactions,‎ 2008, p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)

[CRC_Handbook_of_Chemistry_and_Physics-3] (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, TF-CRC, 2006, 87^e éd. (ISBN 0849304873), p. 10-202

[4] Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)

[sa-5] SIGMA-ALDRICH

[6] (en) Episodes from the History of the Rare Earth Elements, Springer Netherlands, coll. « Chemists and Chemistry », 1^er janvier 1996 (ISBN 9789401066143 et 9789400902879, DOI 10.1007/978-94-009-0287-9), xxi.