Sc · Element 21 · Übergangsmetall
Ein Metall aus der Nähe der Seltenen Erden, das Aluminiumlegierungen deutlich stärker macht — zu einem Preis, der es exotisch hält.
Struktur
Kein Diagramm aus Punkten auf Ringen — eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um die Ansicht zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.
Gemessene Werte
Jeder Balken zeigt, wo Scandium bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.
Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Werte mit ~ sind vorhergesagt und nicht gemessen.
Gleiches Element, andere Neutronenzahl
Alle Scandium-Atome haben dieselbe Zahl von Protonen, 21, und unterscheiden sich nur in der Zahl der Neutronen: Diese Varianten sind die Isotope des Elements. Das häufigste, Sc-45, hat 24 Neutronen und macht 100 % des natürlichen Elements aus.
| ISOTOP | Neutronen | Natürliche Häufigkeit | Halbwertszeit | Zerfallsart |
|---|---|---|---|---|
| Sc-45 häufigstes | 24 | 100 % | Stabil | — |
Hier liefert die Schul-Faustregel, gerundete Atommasse (44,956) minus Ordnungszahl, dasselbe Ergebnis: 24.
Daten: IAEA Nuclear Data Section, LiveChart of Nuclides, Bewertungen der Grundzustände, abgerufen am 10. Oktober 2026. Die Häufigkeit ist der Anteil der Atome im natürlichen Element; ein Strich bedeutet, dass das Isotop keine natürliche Standardhäufigkeit hat.
Größe, maßstabsgetreu
Radius 162 pm — das entspricht 0,162 nm; etwa 3,09 Millionen davon nebeneinander würden einen Millimeter überspannen.
Temperaturbereich
Scandium ist über einen Bereich von 1295 K flüssig, von 1814 K bis 3109 K.
Wo es steht
Die Geschichte
Scandium (Sc) ist das Element 21, ein weiches, silberweißes Metall und das erste der Übergangsmetalle, an der Spitze der Gruppe 3. Es ist leicht, mit einer Dichte von 2,985 g/cm³, ähnlich der von Aluminium, und schmilzt bei 1.541 °C (1.814 K). Die IUPAC zählt Scandium zusammen mit Yttrium und den fünfzehn Lanthanoiden zu den Seltenerdmetallen.
Seine 21 Elektronen verteilen sich auf vier Schalen, angeordnet als 2, 8, 9, 2, mit der Konfiguration [Ar] 3d¹ 4s². Scandium gibt fast immer alle drei Außenelektronen ab, daher ist seine Chemie die des Sc³⁺-Ions, das dem Aluminium und den Ionen der Seltenen Erden ähnelt.
Natürliches Scandium besteht aus einem einzigen stabilen Isotop, Scandium-45. Das radioaktive Isotop Scandium-46 mit einer Halbwertszeit von etwa 84 Tagen wird als Tracer verwendet.
Als Dmitri Mendelejew sein Periodensystem entwickelte, ließ er zwischen Calcium und Titan eine Lücke und sagte ein Element voraus, das er Eka-Bor nannte, mit einer Atommasse zwischen denen der beiden und einem Oxid der Formel Eb₂O₃.
1879 fand der schwedische Chemiker Lars Fredrik Nilson bei der Analyse der seltenen Minerale Euxenit und Gadolinit aus Skandinavien ein neues Oxid, dessen Spektrum zu keinem bekannten Element passte. Er benannte das Element nach Skandinavien Scandium.
Noch 1879 zeigte Per Teodor Cleve, dass Scandium die Eigenschaften besaß, die Mendelejew für Eka-Bor vorhergesagt hatte. Zusammen mit Gallium (1875) und Germanium (1886) war es eine der ersten Bestätigungen des Periodensystems.
Metallisches Scandium wurde erstmals 1937 hergestellt, durch Elektrolyse einer Schmelze aus Kalium-, Lithium- und Scandiumchlorid. Die industrielle Nutzung begann erst in den 1970er- und 1980er-Jahren, als seine Wirkung auf Aluminiumlegierungen entdeckt wurde.
Anwendungen
Scandiummetall wird hauptsächlich in Aluminiumlegierungen verwendet. Ein Zusatz von wenigen Zehntelprozent Scandium macht das Gefüge des Aluminiums feinkörniger, wodurch es fester und besser schweißbar wird. Diese Legierungen werden in Luft- und Raumfahrtbauteilen und in hochwertigen Sportgeräten wie Fahrradrahmen und Baseballschlägern eingesetzt. Wegen des hohen Scandiumpreises bleiben sie ein Spezialwerkstoff.
Nur wenige Menschen gehen wissentlich mit Scandium um. Am ehesten begegnet man ihm in hochwertigen Sportartikeln mit Rahmen oder Rohren aus Aluminium-Scandium, etwa Fahrrädern, Baseball- und Softballschlägern und den Rahmen einiger leichter Revolver, sowie im hellen weißen Licht von Stadion- und Fernsehbeleuchtungen mit Halogen-Metalldampflampen.
Woher es stammt
22 mg/kg der Erdkruste · häufiger als 74 % der Elemente
Scandium ist nicht besonders selten: Die Erdkruste enthält etwa 22 ppm (Teile pro Million), mehr als Blei oder Zinn. Scandiumerze sind jedoch selten, weil sich das Element kaum anreichert. Seine Ionen nehmen in häufigen Mineralen die Plätze von Eisen, Magnesium und Aluminium ein, sodass es weit verteilt bleibt.
Scandiumreiche Minerale wie Thortveitit, (Sc,Y)₂Si₂O₇, der in Norwegen und auf Madagaskar vorkommt, sind sehr selten. Das meiste Scandium wird stattdessen als Nebenprodukt gewonnen.
Die Weltproduktion betrug 2025 nur etwa 80 Tonnen Scandiumoxid, ausschließlich als Nebenprodukt, hauptsächlich der Nickel- und Titanverarbeitung sowie aus alten Aufbereitungsrückständen und Reststoffen; China produziert am meisten, und Scandium aus Nickelerz von den Philippinen wird in Japan raffiniert (USGS). Die Forschung befasst sich auch mit Rotschlamm, dem Rückstand der Aluminiumoxidgewinnung.
Handhabung
Scandium hat keine bekannte biologische Funktion, und seine Toxizität ist nicht eingehend untersucht. Scandiummetall und seine Verbindungen gelten allgemein als wenig giftig, doch ihre Stäube können Augen, Haut und Lunge reizen, und einige Verbindungen wie Scandiumchlorid wirken reizend.
Kompaktes Scandium ist an der Luft beständig, wo es eine dünne Oxidschicht bildet. Feines Pulver oder Späne können sich entzünden, und das Metall reagiert mit Säuren unter Freisetzung von brennbarem Wasserstoff.
Schnelle Antworten
Scandium (Symbol Sc) ist Element 21 im Periodensystem, ein Übergangsmetall in Periode 4, Gruppe 3. Ein Metall aus der Nähe der Seltenen Erden, das Aluminiumlegierungen deutlich stärker macht — zu einem Preis, der es exotisch hält. Bei Raumtemperatur ist es fest.
[Ar] 3d¹ 4s²; sie ergibt 4 besetzte Elektronenschalen mit der Verteilung 2, 8, 9, 2.Scandium schmilzt bei 1814 K (1540,9 °C) und siedet bei 3109 K (2835,9 °C).
Die Standardatommasse von Scandium beträgt 44,956 u. Dabei handelt es sich um einen gewichteten Mittelwert seiner natürlich vorkommenden Isotope, weshalb sie nur selten eine ganze Zahl ist.
Das häufigste Scandium-Atom, Sc-45, hat 24 Neutronen: seine Massenzahl 45 minus seine Ordnungszahl 21. Es macht 100 % des natürlichen Elements aus. Die Schul-Faustregel, gerundete Atommasse (44,956) minus Ordnungszahl, ergibt ebenfalls 24.
Scandium hat eine Dichte von 2,985 g/cm³. Wasser hat eine Dichte von 1,0 g/cm³, daher ist ein Block aus Scandium ungefähr 3× schwerer.
Scandium hat eine Elektronegativität von 1,36 nach Pauling. Die Skala reicht von 0,70 (Francium, das Elektronen am wenigsten stark anzieht) bis 3,98 (Fluor, das stärkste). Werte in diesem mittleren Bereich führen eher zur Bildung kovalenter als stark ionischer Bindungen.
Scandium wurde 1879 von Lars Fredrik Nilson entdeckt. Herkunft des Namens: Lateinisch Scandia, Skandinavien.
Scandium macht etwa 22 mg/kg der Erdkruste aus — nicht häufig, aber auch nicht selten.