Úvod
Skandium (Sc) je stříbřitě bílý, poměrně měkký kov, který na vzduchu získává lehce nažloutlý nádech. Jeho protonové číslo je 21, čímž se řadí na první místo mezi přechodnými kovy 3. skupiny periodické tabulky. V přírodě se nikdy nevyskytuje v ryzí podobě, ale je rozptýleno v malých koncentracích v nerostech, jako jsou thortveitit nebo gadolinit. Průmyslově se získává hlavně jako vedlejší produkt při zpracování uranových rud. Pro svou lehkost a pevnost se využívá ve speciálních slitinách pro letecký a kosmický průmysl i sportovní vybavení.
Vlastnosti
Skandium (Sc) je chemický prvek s protonovým číslem 21, nacházející se ve 3. skupině periodické tabulky. Patří mezi přechodné kovy, přičemž je prvním prvkem d-bloku. V čistém stavu se jedná o měkký, lehký a stříbřitě bílý kov, který na vzduchu postupně získává nažloutlý či narůžovělý nádech v důsledku tvorby povrchové vrstvy oxidu. Chemicky je poměrně reaktivní, pomalu reaguje s vodou a snadno se rozpouští ve zředěných kyselinách. Ve všech svých sloučeninách vystupuje výhradně v oxidačním stavu +3. Jeho fyzikální vlastnosti, jako je vysoká teplota tání (1541 °C), ho předurčují pro speciální aplikace.
Vznik názvu
Název skandium pochází z latinského slova „Scandia“, což znamená Skandinávie. Prvek objevil v roce 1879 švédský chemik Lars Fredrik Nilson, který jej izoloval z minerálů nalezených právě ve Skandinávii. Pojmenoval jej tak na počest svého domovského regionu, jelikož nerosty pro analýzu pocházely odtud.
Objev
Existence skandia byla teoreticky předpovězena již v roce 1871 Dmitrijem Mendělejevem, který pro něj ve své periodické tabulce vyhradil místo a nazval ho „ekabor“. Jeho předpoklady se naplnily o osm let později, v roce 1879, kdy švédský chemik Lars Fredrik Nilson tento prvek objevil při spektrální analýze minerálů euxenitu a gadolinitu. Izoloval jeho oxid a na počest své vlasti ho pojmenoval skandium (z latinského Scandia – Skandinávie). Krátce nato jeho kolega Per Teodor Cleve potvrdil, že vlastnosti nově objeveného prvku přesně odpovídají Mendělejevově předpovědi pro ekabor.
Výskyt v přírodě
Skandium je v zemské kůře poměrně vzácný a značně rozptýlený prvek, který netvoří samostatná koncentrovaná ložiska. Vyskytuje se v nepatrném množství ve více než 800 různých minerálech, přičemž za jeho hlavní zdroj je považován minerál thortveitit, který je však sám o sobě velmi vzácný. Z tohoto důvodu se drtivá většina světové produkce skandia získává jako vedlejší produkt při zpracování jiných surovin, především uranových a wolframových rud nebo rud vzácných zemin. Samotná extrakce je komplexní vícestupňový proces, na jehož konci se kovové skandium vyrábí metalotermickou redukcí fluoridu skanditého kovovým vápníkem.
Využití
Skandium je pro člověka cenným prvkem především ve slitinách. V kombinaci s hliníkem vytváří extrémně pevné, lehké a korozivzdorné materiály, které nacházejí uplatnění v leteckém a kosmickém průmyslu, například při výrobě komponent stíhacích letounů. Dále se tyto slitiny používají pro výrobu špičkového sportovního vybavení, jako jsou rámy jízdních kol nebo baseballové pálky, kde je klíčová nízká hmotnost. Dalším významným využitím jsou halogenidové výbojky, kterým přídavek skandia propůjčuje schopnost produkovat intenzivní bílé světlo velmi podobné slunečnímu, což je ideální pro osvětlení stadionů a filmových studií. V přírodě nemá žádnou známou biologickou funkci.
Sloučeniny
V přírodě se skandium nevyskytuje jako čistý prvek, ale je vázáno v různých minerálech. Nejznámějším zdrojem je sice velmi vzácný thortveitit, křemičitan skandia a yttria, ale většinou je získáváno jako vedlejší produkt při zpracování rud jiných prvků. Člověkem vyrobené sloučeniny jsou pro jeho využití klíčové. Základní formou je oxid skanditý (Sc₂O₃), bílý prášek sloužící k výrobě čistého kovu, speciální keramiky a skla. Pro osvětlovací techniku je nepostradatelný jodid skanditý (ScI₃). Dále se syntetizuje například chlorid skanditý nebo triflát skanditý, účinný katalyzátor v organické chemii.
Zajímavosti
Jednou z nejpozoruhodnějších vlastností skandia je jeho extrémně vysoká cena, která v závislosti na čistotě často převyšuje cenu zlata. To je dáno jeho nízkým výskytem a náročností extrakce. Fascinující je jeho vliv na hliník; přídavek pouhých 0,5 % skandia dokáže dramaticky zvýšit pevnost slitiny a její odolnost vůči vysokým teplotám. Chemicky je tento prvek velmi podobný yttriu a lanthanoidům, proto je s nimi často klasifikován jako prvek vzácných zemin, ačkoliv do této skupiny formálně nepatří. Má pouze jediný stabilní izotop, ⁴⁵Sc. Čistý kov je stříbřitě bílý.
