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Escândio (Sc)

O escândio é um elemento metálico que se destaca pela baixa densidade. Possui aplicações limitadas, sendo empregado em ligas metálicas especiais e em lâmpadas de mercúrio.
Símbolo e número atômico do elemento escândio em quadrado rosa com borda prata.
O metal escândio possui número atômico 21.

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.

Leia também: Tântalo — o metal que se destaca pelo elevado ponto de fusão

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%).

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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.

Amostra de escândio metálico.
Amostra de escândio metálico.

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.

Leia também: Bismuto — metal duro e quebradiço usado em ligas metálicas

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.

Amostra de thortveitita
A thortveitita é o principal minério de escândio. [1]

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

Publicado por Ana Luiza Lorenzen Lima

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