Qu’est-ce que le scandium ?
Le scandium est un élément dont le symbole est Sc et le numéro atomique 21.
C’est un élément du groupe 3, une terre rare et un élément de transition. Il s’agit d’un métal argenté et mou qui, lorsqu’il est oxydé dans l’air, produit une passivité de couleur jaune pâle ou pêche pâle. Il se caractérise également par sa capacité à réagir avec les éléments halogènes à température ambiante.
Le scandium n’est pas un élément particulièrement rare sur Terre. On estime qu’il est présent à 15-25 ppm, ce qui en fait le 50e élément le plus abondant. Cependant, il n’est pas présent sous forme concentrée et se trouve en petites quantités dans les minéraux.
Utilisations du scandium
Le scandium n’a pas été largement utilisé à l’état élémentaire ou composé, non seulement en raison de sa réactivité avec les éléments halogènes, mais aussi à cause de son prix élevé. Ces dernières années, cependant, il a attiré l’attention en tant que nouveau matériau.
L’une des utilisations les plus remarquables est l’éclairage. Il a été rapporté que l’iodure de scandium (ScI3) peut être utilisé dans les lampes à halogénures métalliques pour produire une lumière plus intense. D’autres utilisations ont également été trouvées, comme l’ajout de scandium aux alliages d’aluminium et à l’anode des batteries d’accumulateurs nickel-alcali pour stabiliser la tension et prolonger la durée de vie.
La principale utilisation du scandium en poids se trouve dans les alliages d’aluminium-scandium, qui sont des matériaux de haute performance. Outre certains composants aérospatiaux, il entre dans la composition d’équipements sportifs tels que les bicyclettes, le baseball, le tir et la crosse.
Propriétés du scandium
Le scandium a une densité de 2,99, un point de fusion de 1 541°C et un point d’ébullition de 2 836°C. Le scandium est progressivement soluble dans l’eau et les acides dilués. Il se dissout facilement dans l’eau chaude et les acides.
Toutefois, il ne réagit pas avec un mélange 1:1 d’acide fluorhydrique et d’acide nitrique. On pense que cela est dû à la formation d’une couche passive. Lorsque le scandium est brûlé dans l’air, il émet une flamme jaune brillante et forme de l’oxyde de scandium (III). Le nombre d’oxydation du scandium est généralement de +3.
La structure cristalline du scandium, qui est stable à température et pression ambiantes, est une structure hexagonale en couches serrées (HCP, α-Sc). En cas de chauffage, il existe deux autres formes (β, δ). Les structures cristallines respectives sont la structure cubique à empilement serré et le réseau cubique à faces centrées.
Autres informations sur le scandium
1. Nom du scandium
L’analyste suédois Lars Fredrik Nilson a donné le nom de scandium au mot latin scandia, qui signifie Scandinavie.
Parmi les autres sources connues de scandium figurent les minerais rares que sont la thortveitite, l’euxénite et la gadolinite, que l’on trouve dans la péninsule scandinave et sur l’île de Madagascar. La thortveitite, par exemple, contient jusqu’à 45 % de scandium sous forme d’oxyde de scandium.
2. Formation du scandium
L’électrolyse de mélanges eutectiques de potassium, de lithium et de chlorure de scandium à 700-800°C produit du scandium métal.
3. Isotopes du scandium
Il n’existe qu’un seul isotope naturel du scandium, le 45Sc. On connaît 13 isotopes radioactifs du scandium. Le plus stable d’entre eux, le 46Sc, a une demi-vie de 83,8 jours.
La demi-vie du 47Sc est de 3,35 jours, celle du 48Sc est de 43,7 heures et tous les autres ont des demi-vies inférieures à 4 heures, la plupart d’entre eux étant inférieurs à 2 minutes. De plus, le scandium possède plus de 100 isomères nucléaires. Le nombre de masse des isotopes du scandium est compris entre 40 et 54.
Ceux dont le nombre de masse est inférieur à 45 se désintègrent, par exemple par capture d’électrons, et leur produit est le calcium. En revanche, les isotopes dont le nombre de masse est supérieur à 45 se désintègrent principalement par désintégration bêta, le produit de la désintégration étant le titane. Les isotopes stables du scandium sont synthétisés par les processus r qui se produisent lors de l’explosion des supernovas.