钪是什么？
钪（符号Sc）是元素周期表中的第21号元素，属于4周期3族的过渡金属。 一种接近稀土金属的金属，能让铝合金强韧得多，但价格使它始终显得稀有。 在室温下为固态。
背后的故事
钪是什么，以及我们如何发现它
认识钪——这种超稀有的“太空时代”金属能让飞机更轻、更坚固！这种银白色过渡金属极其稀有，全球每年产量仅约15吨，因此比金还要昂贵。钪于1879年由瑞典化学家Lars Fredrik Nilson发现。事实上，Mendeleev早在钪被发现之前就预言了它，并将其称为“类硼元素”。 钪真正令人惊叹之处在于它能够制造超高强度、轻质合金。向铝中加入仅0.1-0.5%的钪，所得合金的强度会显著提高，同时保持轻质，非常适合航空航天应用。苏联曾秘密将钪铝合金用于MiG战斗机，使其在冷战期间获得了显著优势。 钪具有独特性质：它既是过渡金属，行为又在一定程度上类似铝。它只形成一种稳定的氧化态（+3），并生成无色化合物，这不同于大多数会形成有色化合物的过渡金属。这种元素还具有顺磁性，在较轻元素中熔点最高之一，达到1,541°C。 “钪”这个名称来自“Scandia”，这是斯堪的纳维亚的拉丁名称，钪最初就是在那里从稀有矿物中发现的。如今，钪存在于800多种矿物中，但从未以高浓度出现，因此提取成本极高且极具挑战性。 还有一个令人难以置信的事实：钪在地壳中的分布约为22 ppm，比铅或汞更丰富，但要以经济方式提取却极其困难。如今，大多数钪作为铀和钨开采的副产品，或作为中国和俄罗斯稀土元素加工的副产品获得。
钪的发现
由规律预言的元素
钪的发现体现了Mendeleev元素周期表预言的力量，它与镓和锗一样，都是在实际鉴定之前就被预言的元素。这种稀土元素通过系统的光谱分析和理论化学研究被发现。
Mendeleev的“类硼元素”预言
1869年，Dmitri Mendeleev发现钙和钛之间的元素周期表中存在一个空位，并预言了一种未知元素，将其称为“ekaboron”（意为“硼之后的元素”）。他的预言包括：
- 原子量：约44（实际Sc：44.96）
- 密度：约3.5 g/cm³（实际：2.99 g/cm³）
- 形成氧化物Eb₂O₃（正确为：Sc₂O₃）
- 原子量高于钙
Nilson的光谱发现
Lars Fredrik Nilson（1840-1899）是乌普萨拉大学的瑞典化学家。他于1879年10月21日在分析来自斯堪的纳维亚的稀土矿物时发现了钪。利用新近发展的发射光谱学技术，Nilson在铀钽矿和硅铍钇矿样品中检测到了未知的光谱线。
Nilson严谨的研究包括对10千克铀钽矿进行反复沉淀和结晶处理，最终分离出2克氧化钪（Sc₂O₃）。这种物质是具有独特光谱性质的白色粉末。
Cleve的确认
Per Teodor Cleve（1840-1905）是Nilson在乌普萨拉的同事。他立即意识到Nilson发现的新元素与Mendeleev关于类硼元素的预言完全吻合。Cleve的系统分析确认了钪的原子量和化学性质，为周期律提供了又一次令人惊叹的验证。
命名
Nilson以斯堪的纳维亚为依据，将他的发现命名为“scandium”，以纪念产生这些关键矿物样品的地区。这一命名体现了元素命名中尊重地理来源的悠久传统。
分离挑战
直到1937年，纯金属钪仍难以制得。那一年，Kaiser Wilhelm Institute的Werner Fischer及其同事通过电解熔融的钾、锂和氯化钪，首次制备出金属钪。尽管钪具有非凡性质，但其金属生产极其困难，至今仍限制着它的应用。