Sc · Élément 21 · Métal de transition
Un métal proche des terres rares qui rend les alliages d’aluminium beaucoup plus résistants, à un prix qui le maintient dans le domaine de l’exotique.
Structure
Il ne s’agit pas d’un diagramme de points sur des anneaux — mais d’un échantillon de Monte-Carlo de la véritable densité de probabilité |ψ|² pour chaque sous-couche occupée. Faites glisser pour faire pivoter. Le bleu et le violet indiquent les signes opposés de la fonction d’onde, ce qui rend la liaison possible.
Valeurs mesurées
Chaque barre indique où se situe le scandium parmi les 118 éléments pour cette propriété.
Sources : masses atomiques standard de l’IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Les valeurs marquées ~ sont prédites plutôt que mesurées.
Même élément, neutrons différents
Tous les atomes de scandium ont le même nombre de protons, 21, et ne diffèrent que par leur nombre de neutrons : ces variantes sont ses isotopes. Le plus courant, Sc-45, a 24 neutrons et représente 100 % du scandium naturel.
| ISOTOPE | Neutrons | Abondance naturelle | Demi-vie | Mode de désintégration |
|---|---|---|---|---|
| Sc-45 le plus courant | 24 | 100 % | Stable | — |
Ici, le raccourci scolaire, masse atomique arrondie (44,956) moins numéro atomique, donne la même réponse : 24.
Données : IAEA Nuclear Data Section, LiveChart of Nuclides, évaluations des états fondamentaux, consultées le 10 octobre 2026. L’abondance est la part des atomes dans l’élément naturel ; un tiret signifie que l’isotope n’a pas d’abondance naturelle de référence.
Taille, à l’échelle
Rayon de 162 pm — soit 0,162 nm ; il en faudrait donc environ 3,09 millions côte à côte pour couvrir un millimètre.
Plage thermique
Entre 1814 K et 3109 K, le scandium est liquide : une plage de 1295 K.
Où il se trouve
Dans le tableau, le scandium occupe la période 4, groupe 3. Tous les éléments du groupe 3 possèdent le même nombre d’électrons externes, ce qui explique qu’ils se comportent de manière si similaire.
Autres métaux de transition
Tous les métaux de transitionL’histoire
Le scandium (Sc) est l’élément 21, un métal mou d’un blanc argenté et le premier des métaux de transition, en tête du groupe 3. Il est léger, avec une masse volumique de 2,985 g/cm³, proche de celle de l’aluminium, et il fond à 1 541 °C (1 814 K). L’IUPAC le range parmi les terres rares, avec l’yttrium et les quinze lanthanides.
Ses 21 électrons occupent quatre couches, selon la distribution 2, 8, 9, 2, avec la configuration [Ar] 3d¹ 4s². Le scandium cède presque toujours ses trois électrons externes, si bien que sa chimie est celle de l’ion Sc³⁺, qui ressemble à l’aluminium et aux ions des terres rares.
Le scandium naturel est constitué d’un seul isotope stable, le scandium-45. L’isotope radioactif scandium-46, dont la demi-vie est d’environ 84 jours, sert de traceur.
Lorsque Dmitri Mendeleïev a élaboré son tableau périodique, il a laissé une case vide entre le calcium et le titane et prédit un élément qu’il a appelé éka-bore, d’une masse atomique comprise entre les leurs et dont l’oxyde aurait pour formule Eb₂O₃.
En 1879, le chimiste suédois Lars Fredrik Nilson, en analysant l’euxénite et la gadolinite, des minéraux rares de Scandinavie, a trouvé un nouvel oxyde dont le spectre ne correspondait à aucun élément connu. Il a nommé l’élément scandium, d’après la Scandinavie.
Plus tard en 1879, Per Teodor Cleve a montré que le scandium avait les propriétés que Mendeleïev avait prédites pour l’éka-bore. Avec le gallium (1875) et le germanium (1886), ce fut l’une des premières confirmations du tableau périodique.
Le scandium métallique a été produit pour la première fois en 1937, par électrolyse d’un mélange fondu de chlorures de potassium, de lithium et de scandium. Son usage industriel n’a commencé que dans les années 1970 et 1980, lorsque son effet sur les alliages d’aluminium a été découvert.
Applications
Le scandium métallique sert principalement dans les alliages d’aluminium. L’ajout de quelques dixièmes de pour cent de scandium affine le grain de l’aluminium, ce qui le rend plus résistant et plus facile à souder. Ces alliages sont utilisés dans des pièces aérospatiales et dans des équipements sportifs haut de gamme, comme les cadres de vélo et les battes de baseball. Le prix élevé du scandium en fait un matériau de niche.
Peu de gens manipulent du scandium en le sachant. On le rencontre surtout dans des articles de sport haut de gamme dotés de cadres ou de tubes en aluminium-scandium, comme les vélos, les battes de baseball et de softball et les carcasses de certains revolvers légers, ainsi que dans la lumière blanche et vive des éclairages de stades et de télévision qui utilisent des lampes aux halogénures métalliques.
D’où il vient
22 mg/kg de la croûte terrestre · plus abondant que 74 % des éléments
Le scandium n’est pas particulièrement rare : la croûte terrestre en contient environ 22 parties par million, plus que de plomb ou d’étain. Les minerais de scandium sont pourtant rares, car l’élément se concentre rarement. Ses ions prennent la place du fer, du magnésium et de l’aluminium dans des minéraux courants, si bien qu’il reste très dispersé.
Les minéraux riches en scandium, comme la thortveitite, (Sc,Y)₂Si₂O₇, trouvée en Norvège et à Madagascar, sont très rares. La majeure partie du scandium est plutôt récupérée comme sous-produit.
La production mondiale n’était que d’environ 80 tonnes d’oxyde de scandium en 2025, entièrement sous forme de sous-produit, principalement du traitement du nickel et du titane et d’anciens stériles et résidus ; la Chine est le premier producteur, et du scandium issu de minerai de nickel des Philippines est raffiné au Japon (USGS). La recherche s’intéresse aussi aux boues rouges, le résidu du raffinage de l’alumine.
Manipulation
Le scandium n’a aucun rôle biologique connu, et sa toxicité n’a pas été étudiée en profondeur. Le scandium métallique et ses composés sont généralement considérés comme peu toxiques, mais leurs poussières peuvent irriter les yeux, la peau et les poumons, et certains composés, comme le chlorure de scandium, sont irritants.
Le scandium massif est stable à l’air, où il se couvre d’une fine couche d’oxyde. La poudre fine ou les copeaux peuvent s’enflammer, et le métal réagit avec les acides en libérant de l’hydrogène inflammable.
Pour aller plus loin
Réponses rapides
Le scandium (symbole Sc) est l’élément 21 du tableau périodique, un métal de transition de la période 4, groupe 3. Un métal proche des terres rares qui rend les alliages d’aluminium beaucoup plus résistants, à un prix qui le maintient dans le domaine de l’exotique. À température ambiante, c’est un solide.
[Ar] 3d¹ 4s² ; elle comporte 4 couches occupées, avec la répartition 2, 8, 9, 2.Le scandium fond à 1814 K (1540,9 °C) et bout à 3109 K (2835,9 °C).
La masse atomique standard du scandium est de 44,956 u. Il s’agit d’une moyenne pondérée de ses isotopes présents naturellement, ce qui explique qu’elle soit rarement un nombre entier.
L’atome de scandium le plus courant, Sc-45, a 24 neutrons : son nombre de masse, 45, moins son numéro atomique, 21. Il représente 100 % du scandium naturel. Le raccourci scolaire, masse atomique arrondie (44,956) moins numéro atomique, donne le même résultat : 24.
La masse volumique du scandium est de 2,985 g/cm³. L’eau a une masse volumique de 1,0 g/cm³ ; un bloc de scandium est donc environ 3× plus lourd.
L’électronégativité du scandium sur l’échelle de Pauling est de 1,36. L’échelle va de 0,70 (le francium, qui attire le moins les électrons) à 3,98 (le fluor, qui les attire le plus). Les valeurs de cette plage intermédiaire tendent à former des liaisons covalentes plutôt que des liaisons fortement ioniques.
La découverte du scandium remonte à 1879 ; on la doit à Lars Fredrik Nilson. Origine du nom : latin Scandia, la Scandinavie.
Le scandium constitue environ 22 mg/kg de la croûte terrestre — peu courant, mais pas rare.