Le scandium : Propriétés et utilisations des éléments
Description de l'étude
Le scandium est un élément chimique aux propriétés uniques et aux applications variées. Ce blog donne un aperçu de ses caractéristiques, de ses utilisations et de ses méthodes de préparation.
Introduction au scandium
Le scandium, symbolisé par Sc dans le tableau périodique, est un métal rare qui appartient au groupe des métaux de transition. Son numéro atomique est 21. Bien qu'il ne soit pas aussi connu que d'autres métaux, il joue un rôle essentiel dans divers processus industriels. Découvert en 1879 par Lars Fredrik Nilson, il a été nommé d'après la Scandinavie, où l'élément a été identifié pour la première fois. Malgré sa rareté, le scandium est essentiel dans une variété d'applications en raison de ses propriétés uniques.
Propriétés chimiques Description
Le scandium est chimiquement réactif, bien que moins que d'autres métaux de transition. Il réagit lentement avec l'oxygène de l'air, formant une couche d'oxyde protectrice qui empêche la poursuite de la corrosion. Le scandium présente une affinité relativement élevée pour l'azote et forme facilement des composés avec d'autres non-métaux comme le soufre et les halogènes.
Sous sa forme ionique, le scandium présente généralement un état d'oxydation +3, formant des liaisons ioniques avec les halogénures et d'autres composés. Les composés du scandium sont généralement blancs ou incolores, et il est souvent utilisé en petites quantités dans diverses réactions chimiques et alliages.
Tableau des propriétés physiques
Le scandium possède plusieurs propriétés physiques remarquables qui en font un matériau unique et utile. Voici un tableau résumant ces propriétés :
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Propriété |
Valeur |
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Nombre atomique |
21 |
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Masse atomique |
44,955 g/mol |
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Densité |
2,985 g/cm³ |
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Point de fusion |
1,540°C (2,804°F) |
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2,840°C (5,144°F) |
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Conductivité électrique |
Bonne |
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Aspect |
Blanc argenté, métallique |
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Structure cristalline |
Hexagonal en couches serrées (hcp) |
Ces propriétés rendent le scandium très utile dans des applications industrielles spécifiques, telles que la technologie aérospatiale et l'électronique. Pour plus d'informations, veuillez consulter le site Stanford Advanced Materials (SAM).
Utilisations courantes du scandium
Bien que le scandium soit rare et cher, il est utilisé dans diverses applications de haute performance, en particulier dans les secteurs de l'aérospatiale et de l'électronique. Voici quelques utilisations courantes :
- Industrie aérospatiale: le scandium est utilisé dans les alliages d'aluminium pour améliorer la résistance, réduire le poids et améliorer les performances. Ces alliages sont utilisés dans les avions, les engins spatiaux et les équipements sportifs.
- Éclairage: les composés du scandium, tels que l'iodure de scandium, sont utilisés dans les lampes à halogénures métalliques pour produire un éclairage brillant et efficace.
- Électronique: le scandium est utilisé dans certains composants électroniques haut de gamme en raison de ses propriétés, notamment dans les piles à combustible et les supraconducteurs.
- Équipement sportif: certains articles de sport, comme les bicyclettes et les battes de baseball, utilisent de l'aluminium allié au scandium pour sa résistance et sa légèreté.
Méthodes de préparation du scandium
Le scandium est généralement extrait de minéraux tels que la thortveitite ou de sous-produits de l'extraction d'uranium ou de terres rares. Le processus comprend plusieurs étapes, notamment la séparation par extraction au moyen de solvants, suivie d'une purification pour isoler le scandium. Une fois isolé, le scandium est généralement produit en petites quantités en raison de sa rareté.
Produits industriels connexes
Le scandium est essentiel dans plusieurs produits industriels de haute technologie. Parmi les produits apparentés, on peut citer
- Les alliages aluminium-scandium: Utilisés pour les composants aérospatiaux, ces alliages offrent un rapport poids/résistance supérieur.
- Lampes à halogénures métalliques à base de scandium: Elles fournissent un éclairage à haut rendement pour diverses applications, telles que les lampadaires et l'éclairage des stades.
- Batteries à semi-conducteurs: Elles utilisent des composés de scandium pour améliorer les performances et la stabilité.
Questions fréquemment posées
À quoi sert le scandium ?
Le scandium est principalement utilisé dans les matériaux aérospatiaux, les alliages à haute performance et les applications d'éclairage. Il est également utilisé dans l'électronique et les équipements sportifs.
Le scandium est-il rare ?
Oui, le scandium est considéré comme un élément rare. On le trouve généralement à l'état de traces dans les minéraux et il n'est pas courant de le trouver dans de grands gisements.
Peut-on trouver du scandium dans la nature ?
Oui, le scandium est présent à l'état naturel dans divers minéraux, notamment la thortveitite, mais en très petites quantités.
Quelles sont les principales propriétés physiques du scandium ?
Le scandium est un métal blanc argenté avec un point de fusion élevé et une bonne conductivité électrique. Il est relativement léger, avec une densité de 2,985 g/cm³.
Comment le scandium est-il extrait ?
Le scandium est extrait de minéraux rares par extraction par solvant, suivie d'une purification pour isoler le métal. Ce processus est complexe en raison de la rareté de l'élément.
