Escândio (Sc)

O escândio é um elemento metálico de número atômico 21, pertencente ao grupo 3 da tabela periódica. Possui aparência metálica típica, destacando-se pela baixa densidade e elevado ponto de fusão.

Por ser considerado um elemento leve, é usado na confecção de artigos esportivos, em ligas metálicas especiais e na estrutura de aviões de combate.

Está bem distribuído na natureza, em cerca de 800 minerais distintos. Poucos desses minerais são ricos em escândio, pois ele é apenas o 50º elemento mais abundante da crosta.

O nome desse elemento se refere à região da Escandinávia, local em que foi encontrado o mineral thortveitita, rico em silicatos de escândio.

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Resumo sobre o escândio

• O escândio é um elemento metálico de número atômico 21.

• Ocupa o grupo 3 da tabela periódica, sendo um metal de transição.

• Apesar de não ser muito raro na natureza, faz parte dos elementos “terras-raras”.

• O escândio é usado em aplicações especiais, como a composição de tacos de beisebol, quadros de bicicleta, aviões de guerra e lâmpadas de mercúrio.

• O escândio pode ser obtido de minerais como a thortveitita ou como subproduto da extração do urânio.

• Esse elemento não tem função biológica conhecida em nenhum ser vivo terrestre.

• É suspeito de possuir ação cancerígena.

Propriedades do escândio

• Símbolo: Sc.

• Número atômico: 21.

• Massa atômica: 44,96 u.

• Configuração eletrônica: [Ar] 3d¹ 4s².

• Estado físico: sólido (a 20 °C).

• Ponto de fusão: 1541 °C.

• Ponto de ebulição: 2836 °C.

• Densidade: 2,99 g/cm³.

• Eletronegatividade: 1,36 (escala de Pauling).

• Série química: elemento de transição.

• Localização na tabela periódica: grupo 3, período 4, bloco d.

• Isótopos: ⁴⁵Sc (100%).

Características do escândio

O escândio é um elemento metálico identificado pelo número atômico 21. Está localizado no grupo 3 da tabela periódica e compõe o grupo dos elementos de transição. O escândio possui aparência metálica característica, prateada e brilhante, e embaça em contato com o ar, em razão da formação de uma camada de óxido (Sc₂O₃) sobre a superfície. É considerado um elemento macio.

É reativo com a água e queima com facilidade. Na presença de ácidos, o escândio se dissolve lentamente, exceto em ácido fluorídrico.

O escândio se torna paramagnético em 0 K (-273,15 °C), ou seja, na presença de campo magnético, passa a se comportar como um ímã.

Nessa mesma condição de zero absoluto e em alta pressão (acima de 186 kbar), o escândio apresenta propriedade supercondutora, sendo capaz de conduzir corrente elétrica sem nenhum tipo de resistência.

O escândio faz parte do conjunto de elementos conhecidos como “terras-raras”. Esse termo não se refere à quantidade disponível dos elementos na natureza, mas foi utilizado incialmente como referência à dificuldade de separação dos minerais de origem.

Existem duas formas alotrópicas para o escândio. A fase alfa possui estrutura hexagonal compacta, e a fase beta é formada por estrutura cúbica de corpo centrado.

Para que serve o escândio?

O elemento escândio tem seu principal uso ainda em laboratórios de pesquisa, sendo um elemento de elevado custo e disponibilidade limitada.

Em razão da combinação de propriedades de densidade baixa (comparável às do elemento alumínio) e ponto de fusão consideravelmente alto, o escândio vem sendo empregado em ligas metálicas leves. Uma das aplicações industriais do escândio é na liga alumínio-escândio, utilizada em quadros de bicicleta de alta qualidade, em tacos de beisebol e em estruturas de aviões de combate.

O composto iodeto de escândio é usado em lâmpadas de vapor de mercúrio, gerando uma fonte de luz muito eficiente. Tais lâmpadas auxiliam as câmeras de filmagem profissionais a melhor reproduzir cores em ambientes com baixa iluminação.

O escândio possui um isótopo radioativo, o escândio-46, que é usado como marcador em procedimentos de refino de petróleo, na detecção de vazamentos e como rastreador em tubulações subterrâneas.

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Onde o escândio é encontrado?

O escândio é muito bem distribuído na natureza, ocorrendo em pequenas frações em mais de 800 tipos de minerais. Ocupa a posição 50º em relação à abundância natural de elementos na crosta terrestre. No entanto, é o 23º elemento mais abundante no Sol.

Um dos principais minerais contendo escândio é a thortveitita (Sc₂Si₂O₇), formada por silicatos. Trata-se de um mineral raro e que possui escândio como principal elemento constituinte. Essa espécie pode ser encontrada na Escandinávia.

O escândio ocorre junto a minérios ricos em estanho, urânio e tungstênio.

Obtenção do escândio

A obtenção do escândio se dá por meio de minerais contendo esse elemento, como a thortveitita.

Atualmente, a alternativa mais empregada é a extração do escândio por meio de subprodutos gerados durante o processamento do urânio e de outros elementos, como os demais terras-raras.

O escândio pode ser separado de outros metais com a precipitação do sulfato de potássio-escândio ou por extração com éter dietílico. A produção de escândio metálico pode ocorrer pela conversão do óxido a fluoreto de escândio, seguido da reação de redução por cálcio metálico.

\(Sc_2\ O_3+6\ HF ⟶2\ ScF_3+ H_2\ O\)

\(2\ ScF_3+3\ Ca ⟶3\ CaF_2+ 2\ Sc\)

A eletrólise de cloretos de potássio, de lítio e de escândio fundido também forma escândio metálico. Atualmente, os principais produtores de escândio são a China, a Rússia e a Malásia.

Precauções com o escândio

O elemento escândio não possui papel biológico conhecido. É um possível suspeito de causar câncer.

História do escândio

Em 1869, durante o desenvolvimento da tabela periódica, Dimitri Mendeleev notou a existência de uma lacuna entre os pesos atômicos dos elementos cálcio (40 u) e titânio (48 u), prevendo que existiria um elemento químico com massa atômica intermediária. Mendeleev determinou que esse óxido assumiria a forma X₂O₃.

Posteriormente, em 1879, o químico sueco Lars Frederik Nilson descobriu o escândio. Para isso, Nilson extraiu o escândio do mineral euxenita, composto por uma mistura complexa de oito óxidos metálicos, obtendo óxidos metálicos intermediários, até que finalmente chegou ao óxido Sc₂O₃, espécie prevista por Mendeleev. Analisando os espectros atômicos desse óxido, ficou claro que se tratava de uma nova espécie metálica.

Contudo, o escândio na sua forma metálica apenas foi obtido em 1937, por meio da eletrólise do cloreto de escândio fundido.

Curiosidades do escândio

• Os minerais ricos em escândio, inicialmente, foram encontrados apenas na Escandinávia, justificando seu nome.

• O escândio também foi encontrado na Lua.

• Até hoje, não se conhece papel biológico do escândio para nenhum ser vivo do planeta Terra.

Créditos da imagem

[1] Robert M. Lavinsky / Wikimedia Commons