Mostra la font per a Escandi

{{Escandi}}
L{{'}}'''escandi''' és l'[[element químic]] de símbol '''Sc''' i [[nombre atòmic]] 21. Es tracta d'un [[element del bloc d]], metàl·lic i de color blanc argentat que tradicionalment ha estat inclòs en el grup de les [[terres rares]], juntament amb l'[[itri]] i els [[lantànids]].{{sfn|Sanz|Tomasa|2017|p=81}} Fou descobert el 1879 mitjançant l'anàlisi espectral de l'[[euxenita]] i la [[gadolinita]], un parell de [[minerals]] d'[[Escandinàvia]].

Es troba en la major part dels dipòsits de terres rares i compostos de l'[[urani]], però no hi ha gaire mines dedicades a la seva extracció.

És un [[metall de transició]] del grup 3 de la [[taula periòdica]], ubicat al 4t període. El químic rus [[Dmitri Mendeléiev]] en predigué l'existència i les propietats deu anys abans de ser descobert. El seu nom deriva d'Escandinàvia i fou descobert el 1879 pel químic suec [[Lars Fredrik Nilson]]. S'empra a l'electròlit de les [[Pila de combustible|piles de combustible d'òxids sòlids]] (SOFC), en [[Aliatge d'alumini|aliatges d'alumini]] per millorar les propietats d'aquest metall i en la producció de llum [[làser]].

== Història ==
El [[1869]], el químic rus [[Dmitri Mendeléiev]] (1834–1907) predigué, basant-se en les [[propietats periòdiques]], que havia d'existir un element encara no descobert que estaria situat entre el [[calci]] i el [[titani]], essent la seva [[massa atòmica relativa]] 44, la mitjana aritmètica entre la del calci (40) i la del titani (48). Estaria situat en el mateix grup del [[bor]], sota ell, per la qual cosa l'anomenà «ekabor», símbol Eb. El seu òxid havia de tenir la fórmula <chem>Eb2O3</chem>, igual que el bor.<ref name=":02">{{Ref-llibre|edició=96a edició|títol=CRC handbook of chemistry and physics|url=https://www.worldcat.org/oclc/1050509738|lloc=Boca Raton|isbn=978-1-4822-6097-7|llengua=en|data=2015|editorial=CRC Press|editor=William M. Haynes}}</ref>
[[Fitxer:Euxenite - Vegusdal, Norvegia 01.jpg|esquerra|miniatura|[[Euxenita-(Y)]]]]
L'escandi fou descobert per [[Lars Fredrik Nilson]] (1840–1899), professor de química analítica a la [[Universitat d'Uppsala]], [[Suècia]], el [[1879]] mentre treballava amb el seu equip en l'estudi de [[Terra rara|terres rares]] per mitjà d'anàlisi espectral dels [[minerals]] [[euxenita]] i [[gadolinita]]. Per a aïllar l'element processà 10 kg d'euxenita amb altres residus de terres rares, aconseguint aproximadament 2 grams d'[[òxid d'escandi]] de gran puresa. L'anomenà «escandi», del llatí científic ''scandium'', i aquest de ''Scandi'', [[Escandinàvia]].<ref name=:1>{{Ref-llibre|títol=Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements|url=https://www.worldcat.org/oclc/46984609|editorial=Oxford University Press|data=2001|lloc=Oxford|isbn=0-19-850341-5|cognom=Emsley, John.}}</ref>

Nilson estudià el nou element i determinà que la seva massa atòmica relativa era 44 i la fórmula del seu òxid <chem>Sc2O3</chem>. El seu col·lega a la Universitat d'Uppsala [[Per Theodor Cleve]] (1840–1905) observà que es tractava de l'«ekabor» que havia predit Mendeléiev feia deu anys.<ref name=:1/>

El [[1937]] W. Fischer, K. Brunger i H. Grieneisen aïllaren per primera vegada el metall per [[electròlisi]] d'una solució [[eutèctic]]a de [[potassi]], [[liti]] i clorurs d'escandi a 700–800 [[grau Celsius|°C]] emprant com [[elèctrode]]s un filament de [[wolframi]] i un bany de [[zinc]] líquid en un cresol de [[Grafit (mineral)|grafit]]. La primera [[Lliura (unitat de massa)|lliura]] d'escandi del 99 % de puresa s'obtingué el [[1960]].<ref name=":02"/>

== Estat natural i obtenció ==
[[Fitxer:Thortveitite-ea14a.jpg|esquerra|miniatura|[[Thortveitita]] <chem>(Sc,Y)2Si2O7</chem>]]
L'escandi és més abundant en el [[Sol]] i estels semblants (23è en abundància) que en [[Terra|la Terra]] (50è).<ref name=:0>{{Ref-llibre|cognom=Challoner|nom=Jack|títol=Los elementos. La nueva guía de los componentes básicos del universo.|llengua=castellà|data=2018|editorial=LIBSA|lloc=Alcobendas|pàgines=40|isbn=9788466236669}}</ref> La seva concentració mitjana a l'[[escorça terrestre]] és de 16 mg/kg, en els sols se'l troba en concentracions que van de 0,5 mg/kg a 45 mg/kg. A l'aigua hi és present en una concentració de 0,6 ng/kg i no se'l troba a l'[[Atmosfera terrestre|atmosfera]].<ref name=:1/> Tanmateix l’abundància d’escorça és superior a la del plom. Com que no té afinitat pels anions comuns que formen minerals, està àmpliament dispers a la [[litosfera]] i forma solucions sòlides amb baixes concentracions en més de 100 minerals.<ref name=:2>{{Ref-web|títol=Scandium Statistics and Information|url=https://prd-wret.s3-us-west-2.amazonaws.com/assets/palladium/production/atoms/files/mcs-2019-scandi.pdf|consulta=2020-12-25|llengua=en|editor=National Minerals Information Center. U.S. Geological Survey|data=febrer 2019}}</ref>
[[Fitxer:Aquamarine P1000141.JPG|esquerra|miniatura|Varietat aiguamarina del [[beril]] <chem>Be3Al2(SiO3)6</chem>]]
S'han descobert denou minerals que el contenen, els que el contenen amb més d'un 15 % són: [[pretulita]] (32,13 %), [[thortveitita]] (24,08 %), [[kolbeckita]] (23,99 %), [[allendeïta]] (20,87 %) i [[heftetjernita]] (15,51 %).<ref>{{Ref-web|títol=Mineral Species sorted by the element Sc Scandium|url=http://webmineral.com/chem/Chem-Sc.shtml#.X-YhidhKjcs|consulta=2020-12-25}}</ref> Sembla que el color blau de la varietat aiguamarina del [[beril]] es deu a impureses d'escandi.<ref name=":02"/>

Com a resultat de la seva baixa concentració, l'escandi es produeix exclusivament com a subproducte durant el processament de diversos minerals o es recupera de residus processats prèviament. En els darrers anys, l'escandi s'ha obtingut com a subproducte a la [[Xina]] (minerals de ferro, terres rares, titani i zirconi), el [[Kazakhstan]] (urani), [[Rússia]] (apatita i urani) i [[Ucraïna]] (urani). Es calcula que el subministrament i el consum global d’escandi és d’entre 10 i 15 [[Tona (unitat)|tones]] a l'any. Els recursos d’escandi són abundants i n'hi ha identificats a [[Austràlia]], el [[Canadà]], la Xina, el Kazakhstan, [[Madagascar]], [[Noruega]], les [[Filipines]], Rússia, Ucraïna i els [[Estats Units d'Amèrica|Estats Units]].<ref name=:2/>

== Característiques principals ==
[[Fitxer:Scandium-1.jpg|esquerra|miniatura|Escandi]]
=== Propietats físiques ===
És un [[metall]] argentat, tou, molt lleuger, de densitat 2,989 g/cm³, punt de fusió 1541 °C i punt d'ebullició 2836 °C.<ref name=":02"/> Es converteix en superconductor a –273,1 °C a pressions superiors als 18 600 M[[Pascal (unitat)|Pa]].<ref name=:4>{{Ref-web|url=https://www.britannica.com/science/scandium|títol=Scandium|consulta=25 desembre 2020|llengua=en|editor=Encyclopædia Britannica|data=24 gener 2018}}</ref>

L'escandi existeix en dues formes al·lotròpiques (estructurals). La fase α és hexagonal amb a = 330,88 pm i c = 526,80 pm a temperatura ambient. La fase β és cúbica centrada en el cos amb una estimació de = 373 pm a 1337 ° C.<ref name=:4/>

=== Propietats químiques ===
La [[configuració electrònica]] de l'escandi és <chem>[Ar] 2s^2 3d^1</chem>. Pertany al grup 3 de la [[taula periòdica]], al bloc d dels [[Metall de transició|metalls de transició]] i a l'agrupament de les [[Terra rara|terres rares]]. D'acord amb aquesta classificació el seu [[estat d'oxidació]] més comú és el +3 i les seves sals són incolores. Les seves propietats són semblants a les de l'[[itri]] i els [[Lantanoide|lantanoides]]. Alguns dels seus comportaments, però, són atípics de les terres rares a causa del seu [[radi iònic]] significativament més petit (166 pm per al [[nombre de coordinació]] 12) en comparació amb la mitjana de les terres rares (182 pm per al nombre de coordinació 12). Per aquest motiu, l’ió <chem>Sc^3+</chem> és un àcid relativament fort i té una tendència molt més gran a formar ions complexos.<ref name=:4/>

Exposat a l'aire perd la lluentor adoptant un color lleugerament rosat i reacciona fàcilment amb l'oxigen per formar [[òxid d’escandi]] <chem>Sc2O3</chem>:<ref name=:3>{{Ref-web|títol=WebElements Periodic Table » Scandium » reactions of elements|url=https://www.webelements.com/scandium/chemistry.html|consulta=2020-12-25}}</ref>

<chem display="block">4Sc + 3O2 -> 2Sc2O3</chem>

Quan es divideix finament o s'escalfa, l'escandi metall es dissol en aigua per formar solucions que contenen l’ió escandi(3+) hidratat juntament amb hidrogen gas:<ref name=:3/>

<chem display="block">2Sc + 6H2O -> 2Sc^3+ + 6OH^- + 3H2</chem>

L'escandi és molt reactiu envers els halògens i forma els trihalurs [[fluorur d'escandi]], [[clorur d'escandi]], [[bromur d'escandi]] i [[iodur d'escandi]]:<ref name=:3/>
[[Fitxer:ScCl3x6H2O.jpg|miniatura|Clorur d'escandi—aigua (1/6) <chem>ScCl3.6H2O</chem>]]
<chem display="block">2Sc + 3F2 -> 2ScF3</chem><chem display="block">2Sc + 3Cl2 -> 2ScCl3</chem><chem display="block">2Sc + 3Br2 -> 2ScBr3</chem><chem display="block">2Sc + 3I2 -> 2ScI3</chem>

L'escandi es dissol fàcilment en [[àcid clorhídric]] diluït per formar solucions que contenen l’ió escandi(3+) hidratat amb l’hidrogen gas:<ref name=:3/>

<chem display="block">2Sc + 6H2O -> 2Sc^3+ + 6OH^- + 3H2</chem>

És resistent l'atac de l'[[àcid nítric]] i [[àcid fluorhídric|fluorhídric]].<ref name=":02"/>

== Isòtops ==
{{Article principal|Isòtops de l'escandi}}
L'escandi natural té un únic isòtop estable, l'escandi 45. Es coneixen trenta dos isòtops radioactius que van de l'escandi 36 a l'escandi 61. D'ells els més estables són l'escandi 46 amb 83,79 dies de [[període de semidesintegració]], l'escandi 47 (3,3492 dies) i l'escandi 48 (43,67 hores). Els altres isòtops radioactius tenen períodes de semidesintegració inferiors a les 4 hores i la majoria menors de 2 minuts. Es coneixen a més sis estats [[metaestable]]s, sent el més estable el <chem>^{44m}Sc</chem> (període de semidesintegració de 58,6 hores). El mode de desintegració principal dels isòtops més lleugers que l'estable (Sc-45) és la [[captura electrònica]] originant-se isòtops de [[calci]], mentre que els isòtops més pesants que l'estable es desintegren principalment per mitjà d'[[emissió beta]] donant lloc a isòtops de [[titani]].<ref>{{Ref-web|títol=Nudat 2|url=https://www.nndc.bnl.gov/nudat2/|consulta=2020-12-27|editor=National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory}}</ref> L’isòtop scandi 46 s'utilitza en la [[Refinació del petroli|refinació de petroli]] com a traçador per controlar el moviment del petroli i en canonades subterrànies per detectar fuites.<ref>{{Ref-web|títol=Scandium - Element information, properties and uses {{!}} Periodic Table|url=https://www.rsc.org/periodic-table/element/21/scandium|consulta=2020-12-27}}</ref>

== Aplicacions ==
[[Fitxer:SOFC.svg|miniatura|Esquema de [[pila de combustible]]. L'escandi se situa a la zona grisa, la de l'[[electròlit]]]]

=== Indústria elèctrica ===
L'ús d’escandi en [[Pila de combustible|cel·les de combustible d'òxids sòlids]] (SOFC) és actualment la principal aplicació de l'escandi. L'escandi augmenta la [[Conductivitat elèctrica|conductivitat]] iònica a les SOFCs i permet treballar a temperatures molt més baixes i incrementa l'eficiència de les cèl·lules així com la seva vida útil. En l'actualitat, les SOFC s'empren en el transport i en la generació d'electricitat en zones de desastres i on no hi ha connexions de xarxa. S'espera que la creixent demanda d'energia neta per sobre de les preocupacions mediambientals de la generació d'energia a partir de fonts convencionals, com ara el [[carbó]] i el [[gas natural]], impulsi la demanda de piles de combustible d'òxid sòlid en els anys vinents, especialment en el sector del transport. En conseqüència, es preveu que aquesta tendència augmentarà significativament la demanda d’escandi per a aplicacions en SOFC.<ref>{{Ref-web|títol=Scandium Market {{!}} Growth, Trends, and Forecast (2020 - 2025)|url=https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/scandium-market|consulta=2020-12-27|llengua=anglès}}</ref>

En il·luminació s'empren dos composts d'escandi: l'[[òxid d'escandi]] <chem>Sc2O3</chem>, que s'empra en la fabricació de [[Làmpada de descàrrega|làmpades de descàrrega]] d'alta intensitat; i el [[iodur d'escandi]] <chem>ScI3</chem>, que s'afegeix a les [[Làmpada de vapor de mercuri|làmpades de vapor de mercuri]] aconseguint un augment en la intensitat lluminosa i una tonalitat molt semblant a la de la llum del Sol.<ref name=":022"/>

=== Indústria metal·lúrgica ===
[[Fitxer:MiG-29 38.JPG|miniatura|MiG-29]]
La principal aplicació de l'escandi és la producció d'[[Aliatge|aliatges]] amb [[alumini]]. Aquests aliatges contenen percentatges inferiors al 2 % d'escandi, suficient per aconseguir un material un 50 % més resistent i durable que l'alumini. Aquest aliatge és inert a les aigües salades i s'usa en la construcció de vaixells i plantes dessalinitzadores. S'empren en elements esportius de gamma alta, com [[Bat de beisbol|bats de beisbol]], [[Quadre (bicicleta)|quadres de bicicletes]], [[Pal de golf|pals de golf]]<ref name=":022"/> i [[Canya de pescar|canyes de pescar]]. Són uns bons aliatges per a la fabricació de canonades per al sector del [[petroli]] i el gas, per a la construcció de ponts, pels pals i pilons d’electricitat en la construcció de ferrocarrils, per a cables de transmissió d’alta tensió, així com per a la fabricació de tancs d’hidrogen líquid que s'emprin a temperatures inferiors a 0 °C. [[Smith & Wesson]] fabrica [[Revòlver|revòlvers]] amb aliatges Al-Sc. També s'utilitza en el sector aeroespacial per a la producció de tancs de gas soldats, estructures per a panells i compartiments de taulers de comandament i grans estructures estampades i soldades. L’avió militar rus [[Mikoian-Gurévitx MiG-29|MiG-29]] és reconegut com l’avió amb el contingut més alt d’aliatges Al-Sc. Actualment, s'estan estudiant aliatges de tres metalls, com alumini-escandi-[[magnesi]]<ref>{{Ref-web|títol=Are Aluminium-Scandium Alloys the Future?|url=https://aluminiuminsider.com/aluminium-scandium-alloys-future/|data=2017-07-28|consulta=2020-12-26|llengua=en-US|nom=Goran|cognom=Djukanovic}}{{Enllaç no actiu|date=de setembre 2024 |bot=InternetArchiveBot }}</ref> o alumini-escandi-[[zirconi]], que permetrien ser soldats en lloc de ser reblats, disminuiria un 20 % el pes dels avions comercials i es reduirà així el consum de combustible.<ref name=":022">{{Ref-llibre|títol=Elements i recursos minerals: aplicacions i reciclatge|url=http://worldcat.org/oclc/1120317169|isbn=978-84-9880-666-3|cognom=Sanz Balagué|nom=J.|data=2017|editorial=Universitat Politècnica de Catalunya|cognom2=Tomasa Guix|nom2=O.}}</ref>

=== Altres camps ===
L’addició d’un 20 % de [[carbur d’escandi]] al [[carbur de titani]] <chem>TiC</chem> es tradueix en una duplicació de la [[duresa]] del carbur mixt de Ti-Sc, fins a uns 50 GPa, només superat pel [[diamant]], el material més dur.<ref>{{Ref-llibre|títol=SCANDIUM. A review of the element, its characteristics, and current and emerging commercial applications|url=https://www.scandiummining.com/site/assets/files/5740/scandium-white-paperemc-website-june-2014-.pdf|data=maig 2014|editorial=EMC Metals Corporation}}</ref>

L'escandi s'utilitza a la indústria electrònica per a la fabricació o preparació del material [[làser]] <chem>Gd3Sc2Ga3O12</chem>, [[Granat (mineral)|granat]] de [[gadolini]], escandi i [[gal·li]] (GSGG); mentre que les [[Ferrita (imant)|ferrites]] i els granats que contenen escandi s'utilitzen principalment en interruptors d'ordinadors.<ref>{{Ref-tesi|cognom=Mnculwane|nom=H.T.|títol=SCANDIUM QUANTIFICATION IN SELECTED INORGANIC AND ORGANOMETALLIC COMPOUNDS|url=http://scholar.ufs.ac.za:8080/xmlui/bitstream/handle/11660/4035/MnculwaneHT.pdf;jsessionid=D402EE51770EF5D159B47DAF87F2F1F4?sequence=1|llengua=en|data=Gener 2016|universitat=University of the Free State|lloc=Bloemfontein}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20210831203655/http://scholar.ufs.ac.za:8080/xmlui/bitstream/handle/11660/4035/MnculwaneHT.pdf;jsessionid=D402EE51770EF5D159B47DAF87F2F1F4?sequence=1 |date=2021-08-31 }}</ref>

== Referències ==
{{referències}}

== Bibliografia ==
* {{ref-llibre|cognom=Sanz|nom=J.|cognom2=Tomasa|nom2=O.|títol=Elements i recursos minerals: aplicacions i reciclatge|data=2017|edició=3a edició|editorial=[[Museu de Geologia Valentí Masachs]], [[Universitat Politècnica de Catalunya]], Zenobita edicions i [[Geoparc Mundial UNESCO de la Catalunya Central]]|isbn=9788498806663}}

== Enllaços externs ==
{{Projectes germans}}
* [http://enciclopedia.us.es/index.php/Escandio Enciclopèdia Lliure ] {{Webarchive|url=https://archive.today/20130106172454/http://enciclopedia.us.es/index.php/Escandio |date=2013-01-06 }} {{es}}
* [http://pearl1.lanl.gov/periodic/elements/21.html Los Alamos National Laboratory - Escandi] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20040908074615/http://pearl1.lanl.gov/periodic/elements/21.html |date=2004-09-08}} {{en}}
* [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Sc/index.html webelements.com - Escandi] {{en}}
* [http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Sc.html environmentalchemistry.com - Escandi] {{en}}
{{Taula periòdica compacta}}
{{Autoritat}}
{{Viccionari-lateral|escandi}}

[[Categoria:Escandi| ]]