スカンジウム

スカンジウム (Scandium)

基本情報

スカンジウム（元素記号: Sc、原子番号: 21）は遷移元素および希土類元素に分類される金属です。この元素の名称は、スウェーデンの分析学者ラース・フレデリク・ニルソンがスカンジナビアから名付けられました。

物理的および化学的性質

[スカンジウム]]は銀色の柔らかな金属で、常温での比重は2.99、融点は1541°C、沸点は2836°Cです。通常は六方最密充填構造を持ち、高温になるとさらに異なる結晶構造に変化します。スカンジウムは酸素と反応して淡黄色または淡桃色の不動態を生成し、水や希酸に溶解しますが、特定の条件下では反応しにくい性質があります。燃焼すると特徴的な黄色い炎が発生して酸化[[スカンジウム]を形成します。

同位体と分布

スカンジウムには36Scから60Scまでの同位体があり、自然界に存在する唯一の安定同位体は45Scです。その他はすべて放射性同位体であり、46Scや47Scはそれぞれ83.8日、3.35日の半減期を持ちます。地殻におけるスカンジウムの存在量は18–25×10^-6と推定され、希少な鉱石に分散しています。主な鉱物としてはトルトバイタイトやユークセナイトがあり、トルトバイタイトには最大で45%のスカンジウムが含まれています。

歴史

1869年、メンデレーエフがエカホウ素の存在を予言し、その数年後にニルソンがガドリン石からスカンジウムを発見しました。1937年には電気分解を用いて金属スカンジウムが初めて生成され、その後、スカンジウムのアルミニウム合[[金]]への応用が進みました。特に、1980年代から90年代には、スカンジウムを用いたレーザー結晶が戦略防衛に使用されました。

主な化合物

[スカンジウム]]にはいくつかの化合物が存在しており、酸化[[スカンジウム]（Sc2O3）や塩化[スカンジウム]（ScCl3）などがあります。これらは工業的にも重要です。

用途

スカンジウムは高い反応性と希少性から、主に特定の分野で利用されています。金属スカンジウムは主に航空宇宙産業でのアルミニウム合[[金]]の製造に使われ、軽さと強度を兼ね備えた材料として重宝されています。また、照明分野ではヨウ化スカンジウムが使用され、さらなる用途の拡大も期待されています。特定の環境下では、ニッケル・アルカリ蓄電池の性能向上やジルコニア陶器のひび割れ防止にも役立っています。

スカンジウムを含む合[[金]]は、特に旧ソビエト連邦のミサイル開発でその強度が利用され、海氷を貫通できる力のある材料として注目されました。さらに、有機化学においてはルイス酸触媒としても利用されています。

研究開発

近年、スカンジウムのさまざまな用途に基づく研究が進んでおり、特にアルミニウム-スカンジウム合[[金]]の製造方法が多様化しています。東京大学の研究では、低温でも高純度な合[[金]]を生成する方法が確認され、さらなる応用の可能性が広がっています。

まとめ

スカンジウムは、その特異な性質と多様な用途から、今後もさまざまな分野での活用が期待されている元素です。

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