【元素図鑑】スカンジウム【原子番号21】

スカンジウム（Scandium, Sc）は、元素記号Sc、原子番号21の化学元素です。周期表の第4周期、第3族に属する遷移金属です。

基本情報

和名	スカンジウム
英名	Scandium
語源	発見者の祖国のラテン語名 (calcis)
元素記号	Sc
原子番号	21
原子量	44.96
常温(25℃)での状態	固体（金属）
色	銀白色
密度	2.989 g/cm3（0℃）
融点	1539℃
沸点	2831℃
発見者	ニルソン（スウェーデン）[1879年]
含有鉱物	ユークセン石

歴史

発見

スカンジウムは、1879年にスウェーデンの化学者ラース・フレドリック・ニルソンによって発見されました。彼は鉱石から新しい元素を分離し、「Scandia」（スカンジナビア）にちなんで命名しました。

名前の由来

スカンジウムは、発見者Nilsonの祖国、発見を予測したメンデレーエフの祖国、発見当初の主要産出地であるスカンジナビア半島にちなんで名付けられました。

主な用途

航空宇宙産業

アルミニウム-スカンジウム合金は高強度と耐腐食性を持ち、航空機やミサイルの部品に使用されます。

スポーツ用品

スカンジウムを含むアルミニウム合金は、軽量で高強度なため、自転車フレームや野球バットなどのスポーツ用品に利用されます。

照明

スカンジウムはメタルハライドランプに使用され、高輝度の光を提供します。特にテレビや映画の照明に利用されます。

電気機器

スカンジウム酸化物は、電子工業において高温での安定性と高誘電率を持つため、電子機器の材料として利用されます。

生成方法

鉱石

スカンジウムは地殻中に広く分布していますが、商業的に重要な鉱床は限られています。主要な鉱石にはタルナク鉱やユークセン鉱があります。

精製方法

スカンジウムの精製は主に溶媒抽出やイオン交換法を用います。スカンジウム酸化物を得た後、カルシウムなどで還元して金属スカンジウムを製造します。

化合物

スカンジウムの化学的性質は、3価のイオンであるSc3+によってほぼ完全に支配されている。下表のM3+イオンの半径は、スカンジウムイオンの化学的性質がアルミニウムイオンよりもイットリウムイオンと共通点が多いことを示している。この類似性のためもあり、スカンジウムはランタニド類似元素に分類されることが多い。

酸化物および水酸化物

酸化物Sc2O3および水酸化物Sc(OH)3は両性である。

α-およびγ-ScOOHは、水酸化アルミニウムの酸化物と同構造である。Sc3+
の水溶液は加水分解により酸性となる。

ハロゲン化物と擬ハロゲン化物

X=Cl、Br、Iのハロゲン化物ScX3は水に非常に溶けるが、ScF3は溶けない。つのハロゲン化物すべてにおいてスカンジウムは6配位である。ハロゲン化物はルイス酸であり、例えば、ScF3は過剰のフッ化物イオンを含む溶液に溶解して[ScF6]3-を形成する。配位数6はSc(III)の典型的な配位数である。より大きなY3+イオンやLa3+イオンでは、配位数8や9が一般的である。三フッ化スカンジウムは有機化学のルイス酸触媒として使用されることもある。

有機誘導体

主な記事： 有機スカンジウム化学
スカンジウムはシクロペンタジエニル配位子（Cp）を持つ一連の有機金属化合物を形成しており、ランタノイドの挙動に似ている。一例として、塩素架橋二量体である[SCCp2Cl]2や、ペンタメチルシクロペンタジエニル配位子の関連誘導体が挙げられる。

珍しい酸化状態

+3以外の酸化状態のスカンジウムを特徴とする化合物は稀であるが、よく特徴づけられている。青黒い化合物CsScCl3は最も単純なものの一つである。この物質は、スカンジウム(II)中心間の広範な結合を示すシート状の構造をとる。スカンジウム水素化物は、Sc(II)の塩水和物ではないようであるが、よく理解されていない[6]。ほとんどの元素で観察されるように、二原子のスカンジウム水素化物が、気相の高温で分光学的に観察されている[5]。

より低い酸化状態（+2、+1、0）も有機スカンジウム化合物で観測されている。

主な特徴

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研究事例

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