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1.
钪
钪
(
旧译作鉰、鏮
)
它的化学符号是
Sc
，是一种柔软、银白色
的过
渡性金属，熔点
1541
℃。沸点
2831
℃。常见化合价
+3
。第一电离能
为
6.54
电子伏特。易与水反应，可与热水作用，在空气中容易变暗。
常跟钆、
铒等混合存在，
产量很少。
钪在地壳中的含量约为
0.0005%
，
主要矿物为钪钇石，
钪也存在于核裂变产物中，
自然界存在的钪全部
为稳定同位素钪
45
。
1.1.
简介
钪
(
旧译作鉰、鏮
)
是稀土元素之一，为银白色金属，质较软；熔
点
15
41
℃，沸点
2831
℃，密度
2.989
克
/
厘米
?。
晶体结构有六方密堆
积
(1335
℃以下
)
和体心立方。
第一电离能为
6.54
电子伏特。
钪在化合
物中呈
3
价态，易溶于水
，可与热水作用放出氢，也易溶于酸，是一
种强还原剂。
在空气
中容易氧化成
Sc
2
O
3
而失去金属光泽变成暗灰色。
钪的氧化物及氢氧化物只显碱性，
其盐类几乎不能水解。
氧
化钪
为白色粉末，易溶于酸中生成相应的盐。
钪的氯化物为白色结晶，易溶于水并能在空气中潮解。
钪的离子半径较小，
形成配位化合物的能力较强；
钪能与多种氨
羧络合剂生成稳定的螯合物；
钪能与茜素和苯
胂酸等有机试剂生成有
色配合物，这个性质被用于钪的比色分析和光谱分析。
钪常跟钆、铒等混合存在，产量很少。钪在地壳中的含量约为
0.0005%
，主要矿物为钪钇石，钪也存在于核裂变产物中，自然界存
在的钪全部为稳定同位素钪
45
。另外
，钪还有
9
种放射性同位素，
即
40~44Sc
和
46~49Sc
。其中，
46Sc
作为示踪剂，已在化工、冶金及
海洋学等方面使用。
在医学上，
国外还
有人研究用
46Sc
来医治癌症。
1.2.
发现
1817
年门捷列夫根据他的元素周期律，预言“类硼”的存在和
< br>性质；
1879
年瑞典的尼尔森从硅铍钇矿和黑稀金矿中
分离出钪的氧
化物；
瑞典的克莱夫在研究钪的性质后，
确认就是门捷列夫语言的
“类
硼”
。
1.3.
元素来源
主要以矿物
hortveitile
和
wiikite
存在。在一些锡、钨矿中也含有
钪，从钨矿、锡石及含有其他稀土的矿石中
回收制得，主要矿物为钪
钇石，极稀少。
1.4.
发现过程
1879
年，瑞典的化学教授尼尔森
(
，
1840~1899)
和克莱
夫
(
，
1840~1905)
差不多同时在稀有的矿物硅铍钇矿和黑稀金
矿中找到了一种新元素。他
们给这一元素定名为
钪
)
，钪
就是门捷列夫当初所预言的
类硼
元素。
他们的发现再次证明了
元素
周期律的正确性和门捷列夫的远见卓识。
随着钪以及其他一
些稀土元
素的发现，完成了发现稀土元素第三阶段的另一半。
1.5.
发现历史
在元素化学里，
有一系列性质非常接近的金属元素被称为稀土元
素。这一系列中包括了十五个镧系元素
--
镧
(La)
、铈
(Ce)
、镨
(Pr)
、钕
(Nd)
、钷
(Pm)
、钐
(Sm
)
、铕
(Eu)
、钆
< br>(Gd)
、铽
(Tb)
、镝
(Dy)
、钬
(Ho)
、
铒
(Er)
、铥
(Tm)
、镱
(Yb)
、镥<
/p>
(Lu)
；以及和这些同族而性质相似的两
个更轻的元素：
钪
(Sc)
和钇
(Y)
。
这一系列元素最初是从瑞典产的比
较
稀少的矿物中发现的，
土
是当时对不溶于水的金属氧化物的统称，
因此得名
稀土
(Rareearth)
。在这十七个元素里面，钪的排位
是最靠前
的，原子序数只有
21
，不过
就发现而言，钪比他在元素周期表上面
的左邻右舍都要晚了差不多上百年，
即使在稀土里面，
钪的发现也不
是较早的，排列在钇
、铈、镧、铒、铽和镱后面，名列第七。
门捷列夫的预言没有
得到人们的注意，
但是在十九世纪晚期，
对
稀土元素的研究却成为了一股热潮。
在钪发现之前一年，
瑞
士的马利
纳克
(de
Marigna
c)
从玫瑰红色的铒土中，通过局部分解硝酸盐的方
式，
得到了一种不同于铒土的白色氧化物，
他将这种氧化物命名为镱
土，
这就是稀土元素发现里面的第六名。
当时
老马手头样品没多少了，
就建议手头有充足铒土的科学家多制备一些镱土，以研究它的性
质。
当时瑞典乌泼撒拉大学的尼尔森手头正好有铒土的样品，
他
就想按照
马利纳克的方法将铒土提纯，并精确测量铒和镱的原子量
(
因为他这
个时候正在专注于精确测量稀土元素的物理与化学
常数以期对元素
周期律作出验证
)
。<
/p>
当他经过
13
次局部分解之后，
得到了
3.5g
纯净的
镱土。
但是这时候奇怪的事情发生了，
马利纳克给出的镱的原子
量是
172.5
，而尼尔森得到的则只有
167.46
。
尼尔森敏锐地意识
到这里面有可能是什么轻质的元素鱼目混珠
进去，
才让这个原子
量的测定不再准斤足两。
于是他将得到的镱土又
用相同的流程继
续处理，
最后当只剩下十分之一样品的时候，
测得的
原子量更是掉到了
134.75
；
同时光谱中还发现了一些新的吸收线。
尼
尔森的判断是
正确的，
因此也就获得了给孩子起名的权利。
他用他的
故乡斯堪的纳维亚半岛给钪命名为
Scandium
。
1879
年，他正式公布
了自己
的研究结果，
在他的论文中，
还提到了钪盐和钪土的很多化学<
/p>
性质。不过在这篇论文中，
他没有能给出钪的精确原子量，也还不
确
定钪在元素周期中的位置。
钪可以
形成
Eb
2
O
3
形式的化合物，其比重
3.5
，碱性
强于氧化铝
而弱于氧化钇和氧化镁；常温下不能与氯化铵反应。钪土
Sc
2
O
3
，其
比重
3.86
。
盐类无色，
与氢氧化钾和碳酸钠形成胶体沉淀，
各种盐类均难以
完好结晶。钪盐无色，与氢氧化钾和碳酸钠形成胶体
沉淀，硫酸盐极
难结晶。
碳酸盐不溶
于水，可能形成碱式碳酸盐沉淀。碳酸钪不溶于水，
并容易脱掉二氧化碳。
硫酸复盐可能不形成矾。钪的硫酸复盐不成矾。
无水氯化物
EbCl
3
挥发性低于氯化铝，比氯化镁更容易水解。
ScCl
3
升华温度
850
℃，
< br>AlCl
3
则为
100
℃，在水溶液中水解。
Eb
< br>不由光谱发现。
Sc
不由光谱发现。
在那个不但对于元素的电子层结构一无所知
(
连电子都是
1899
年
才
发现的
)
，甚至还有权威如杜马这样的化学家对原子论都持怀疑
态
度。
能将一个未发现的元素的性质描述得如此精准，
真是让读者后背
泛起一层隐隐的凉意。
1.6.
钪合金
< br>在被发现后相当长一段时间里，
因为难于制得，
钪的用途
一直没
有表现出来。
随着对稀土元素分离方法的日益改进，
如今用于提纯钪
的化合物，
已经有了相当成
熟的工艺流程。
因为钪比起钇和镧系元素
来，氢氧化物的碱性是
最弱的，所以包含了钪的稀土元素混生矿，经
过处理转入溶液后用氨
(
或极稀的碱
)
处理时，氢氧化钪
将首先析出，
故应用
分级沉淀
法可比较容易地把它从稀土元素中分离出来。
另一种方法是利用硝酸盐的分极分解进行分离，
由于硝酸钪最容
易分解，可以达到分离出钪的目的。
用电解的方法可制得金属钪，在炼钪时将
ScCl
3
、
KCl
、
LiCl
共
熔，以熔融的锌为阴极电解之，使钪在锌极上析出，然后将锌蒸去
可
得金属钪。
另外，
在加工矿石生产铀、
钍和镧系元素时易回收钪。
在铀、
钍、
钨、锡等矿藏中综合回收伴生的钪也是钪的重要来源之一。
1.7.
钪用途
1
，
在冶金工业中，钪常用于制造合金
(
合金的添加剂
)
，以改善
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