Escandio (7440-20-2) Propiedades Físicas y Químicas
Escandio
Un metal de transición de tierras raras utilizado en aleaciones especiales, materiales electrónicos y estándares analíticos para I+D industrial y adquisiciones.
| Número CAS | 7440-20-2 |
| Familia | Metales de tierras raras |
| Forma típica | Metal plateado — lingotes, láminas o polvo |
| Calidades comunes | EP |
El escandio es un metal de transición del grupo del escandio y está clasificado entre los metales de tierras raras. Se presenta como el elemento \(\ce{Sc}\) con número atómico 21 y exhibe la configuración electrónica que lo sitúa al inicio de la serie 3d; esto confiere al escandio un estado de oxidación predominantemente +3 en compuestos estables y una química dominada por enlaces iónicos/de coordinación con ligandos donadores de oxígeno y nitrógeno. Como elemento metálico muestra enlace metálico con electrones deslocalizados, un área polar superficial topológica baja (0) y capacidad insignificante de formar enlaces de hidrógeno en su forma elemental.
Estructuralmente, el escandio elemental forma cristales metálicos; su superficie se oxida fácilmente para formar el óxido estable \(\ce{Sc2O3}\), que pasiva el metal macizo. El escandio finamente dividido o en polvo es más reactivo químicamente que el material macizo: los polvos pueden ser pirofóricos o fácilmente inflamables y representan riesgos por inhalación y partículas. En medios acuosos y ácidos el escandio se comporta como otros metales de transición tempranos y lantánidos—formando iones acuosos \(\ce{Sc^3+}\) y productos de hidrólisis; su química acuosa está dominada por interacciones con ácidos de Lewis duros y fuerte complejación con ligandos multidentados de oxígeno.
El escandio tiene uso comercial a gran escala limitado pero es importante en sectores especializados: trazadores y estándares analíticos, ciertas aplicaciones semiconductoras o electrónicas, y aplicaciones metalúrgicas de nicho donde pequeñas adiciones a aleaciones modifican propiedades mecánicas o físicas. Las calidades comerciales comunes reportadas para esta sustancia incluyen: EP.
Propiedades Físicas Básicas (Densidad, Punto de Fusión, Punto de Ebullición)
Peso Atómico
Masa atómica/molecular estándar calculada disponible para el elemento: peso molecular = 44.95591; masa exacta = 44.955907; masa monoisotópica = 44.955907. El elemento está representado por la fórmula atómica \(\ce{Sc}\).
Apariencia y Estado Físico
El escandio elemental se describe como un sólido blanco plateado en masa; descripciones físicas experimentales incluyen "polvo seco" para formas particuladas y "sólido blanco plateado" para metal macizo. El escandio metálico normalmente se presenta en piezas sólidas, láminas, lingotes o polvos según la preparación.
Densidad
No se dispone de un valor experimentalmente establecido para esta propiedad en el contexto actual de datos.
Punto de Fusión
No se dispone de un valor experimentalmente establecido para esta propiedad en el contexto actual de datos.
Punto de Ebullición
No se dispone de un valor experimentalmente establecido para esta propiedad en el contexto actual de datos.
Propiedades Químicas (Reactividad y Estados de Oxidación)
Estados de Oxidación
El estado de oxidación dominante y químicamente significativo del escandio en compuestos es \(\ce{Sc^3+}\). En este estado de oxidación, el escandio se comporta como un catión trivalente duro, formando predominantemente sales iónicas y complejos de coordinación con ligandos donadores de oxígeno y nitrógeno. Estados de oxidación inferiores son poco comunes y generalmente inestables bajo condiciones estándar.
Reactividad con Aire y Agua
El escandio elemental forma una capa de óxido estable al exponerse al aire, principalmente \(\ce{Sc2O3}\), que pasiva las superficies del metal macizo. El escandio finamente dividido (polvo) es sustancialmente más reactivo: el material particulado es combustible y puede inflamarse, generando humos de partículas y óxidos. En contacto con agua, el escandio metálico se corroe y forma especies que contienen \(\ce{Sc^3+}\); la hidrólisis del ion acuoso \(\ce{Sc^3+}\) produce especies poliméricas/hidróxidos bajo condiciones menos ácidas.
Reactividad con Ácidos y Bases
El metal escandio y compuestos de escandio(III) se disuelven en ácidos minerales para formar sales de \(\ce{Sc^3+}\). En solución acuosa \(\ce{Sc^3+}\) sufre hidrólisis y forma especies hidróxido/óxido como \(\ce{Sc(OH)3}\) bajo condiciones adecuadas; la formación de complejos con ligandos quelantes es común. El elemento no exhibe amfoternia pronunciada en comparación con congéneres más pesados del grupo 3, y soluciones fuertemente básicas tienden a precipitar fases hidróxido o aniones complejos solubles dependiendo del ligando y la fuerza iónica.
Composición Isotópica
Isótopos Estables
El escandio natural es esencialmente monoisotópico, consistiendo predominantemente en el isótopo estable \(\ce{^{45}Sc}\).
Radioisótopos
Los radioisótopos del escandio pueden prepararse para aplicaciones como trazadores y en nuclear, pero no hay una fracción importante de radioisótopos naturales en el material elemental comercial. La producción y uso de radioisótopos específicos están regulados por prácticas radiocquímicas y controles normativos.
Parámetros Termodinámicos
Capacidad Calorífica y Datos Relacionados
No se dispone de un valor experimentalmente establecido para esta propiedad en el contexto actual de datos.
Entalpía y Energía de Gibbs
No se dispone de un valor experimentalmente establecido para esta propiedad en el contexto actual de datos.
Identificadores y Sinónimos
Números de Registro y Códigos
- Número CAS: 7440-20-2
- Número CE: 231-129-2
- UNII: YUJ4U1EW7R
- ChEBI: CHEBI:33330
- DTXSID: DTXSID9064689
InChI: InChI=1S/Sc
InChIKey: SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N
SMILES: [Sc]
Fórmula molecular (elemental): \(\ce{Sc}\)
Masa molecular: 44.95591
Sinónimos y Nombres Comunes
Los sinónimos y descriptores reportados incluyen: Escandio; Sc; átomo de escandio; Escandio (elemento); Escandio Metallicum; 45Sc; isótopo Escandio-45; polvo de escandio; lámina de escandio; Escandio atómico.
Aplicaciones Industriales y Comerciales
Principales Sectores de Uso
Los sectores documentados y contextos de procesamiento incluyen fabricación de semiconductores y fabricación de metales primarios. El escandio se encuentra en varios minerales accesorios (p. ej., torveíta, davidita) y a menudo se recupera en pequeñas cantidades a partir de menas asociadas con minerales que contienen estaño, circonio o tungsteno.
Ejemplos Típicos de Aplicación
Los usos prácticos son principalmente especializados: estándares analíticos y de trazadores para análisis elemental, roles específicos en investigación semiconductora o electrónica, y suministro para I+D donde se requieren propiedades electrónicas o metalúrgicas únicas de \(\ce{Sc}\). Calidades comerciales reportadas: EP.
Si un resumen conciso de aplicaciones no es directamente aplicable a una decisión de adquisición específica, la selección generalmente se rige por la forma del material (lámina, polvo, lingote), pureza y uso analítico o metalúrgico previsto.
Resumen de Seguridad y Manipulación
Consideraciones para el Almacenamiento y la Manipulación
El escandio en polvo es combustible y puede inflamarse si se dispersa como polvo o se expone a fuentes de ignición; es apropiado controlar el polvo, minimizar la descarga estática y aplicar medidas seguras para la manipulación de polvos metálicos inflamables. El escandio metálico a granel es menos reactivo debido a la pasivación superficial, pero debe almacenarse seco y protegido de condiciones que puedan favorecer la oxidación o contaminación. Para información detallada sobre peligros, transporte y normativas, los usuarios deben consultar la Hoja de Datos de Seguridad (SDS) específica del producto y la legislación local.
Exposición Ocupacional y Medidas de Protección
El control de la exposición debe centrarse en prevenir la inhalación de polvo y en la manipulación de partículas finas bajo ventilación local adecuada o sistemas de contención. Se recomienda el uso de equipo de protección personal (EPP) adecuado — guantes, protección ocular y protección respiratoria cuando exista posibilidad de generación de polvo. Existen informes que relacionan la exposición al escandio con efectos fibrogénicos; por ello, deben implementarse medidas de higiene ocupacional y vigilancia médica apropiadas para polvos metálicos. Para procedimientos de emergencia, la extinción de incendios metálicos requiere métodos especializados; consulte la SDS y las guías de respuesta ante emergencias.
