Escândio (7440-20-2) Propriedades Físicas e Químicas
Escândio
Um metal de transição dos elementos terras raras usado em ligas especiais, materiais eletrônicos e padrões analíticos para P&D industrial e compras.
| Número CAS | 7440-20-2 |
| Família | Metais das terras raras |
| Forma típica | Metal prateado — lingotes, folha ou pó |
| Graus comuns | EP |
O escândio é um metal de transição do grupo do escândio e está classificado entre os metais das terras raras. Aparece como o elemento \(\ce{Sc}\) com número atômico 21 e exibe uma configuração eletrônica que o posiciona no início da série 3d; isso confere ao escândio um estado de oxidação predominantemente +3 em compostos estáveis e uma química dominada por ligações iônicas/coordenadas com ligantes doadores de oxigênio e nitrogênio. Como elemento metálico, apresenta ligação metálica com elétrons deslocalizados, baixa área superficial polar topológica (0) e capacidade desprezível de ligação por hidrogênio, quando considerado em sua forma elementar.
Estruturalmente, o escândio elementar forma cristais metálicos; sua superfície oxida prontamente formando o óxido estável \(\ce{Sc2O3}\), que passiva o metal em massa. Escândio finamente dividido ou em pó é mais reativo quimicamente que o material em massa: pós podem ser pirofóricos ou facilmente inflamáveis e apresentam riscos por inalação e poeira. Em meios aquosos e ácidos, o escândio comporta-se como outros metais de transição iniciais e lantanídeos — formando íons aquo \(\ce{Sc^3+}\) e produtos de hidrólise; sua química aquosa é dominada por interações de ácidos de Lewis duros e forte complexação com ligantes oxigenados multidentados.
O escândio possui uso comercial em larga escala limitado, mas é importante em setores especializados: padrões traçadores e analíticos, certas aplicações semicondutoras ou eletrônicas e aplicações metalúrgicas de nicho onde pequenas adições a ligas podem modificar propriedades mecânicas ou físicas. Graus comerciais comuns relatados para esta substância incluem: EP.
Propriedades Físicas Básicas (Densidade, Ponto de Fusão, Ponto de Ebulição)
Massa Atômica
Massa atômica/molecular padrão calculada disponível para o elemento: massa molecular = 44,95591; massa exata = 44,955907; massa monoisotópica = 44,955907. O elemento é representado pela fórmula atômica \(\ce{Sc}\).
Aparência e Estado Físico
O escândio elementar é descrito como um sólido prateado esbranquiçado em massa; descrições físicas experimentais incluem “Pó seco” para formas particuladas e “sólido prateado esbranquiçado” para o metal em massa. O escândio metálico tipicamente ocorre como pedaços sólidos, folhas, lingotes ou pós, dependendo da preparação.
Densidade
Não há valor experimentalmente estabelecido para esta propriedade disponível no contexto atual de dados.
Ponto de Fusão
Não há valor experimentalmente estabelecido para esta propriedade disponível no contexto atual de dados.
Ponto de Ebulição
Não há valor experimentalmente estabelecido para esta propriedade disponível no contexto atual de dados.
Propriedades Químicas (Reatividade e Estados de Oxidação)
Estados de Oxidação
O estado de oxidação dominante e quimicamente significativo do escândio em compostos é \(\ce{Sc^3+}\). Neste estado, o escândio comporta-se como cátion trivalente duro, formando predominantemente sais iônicos e complexos de coordenação com ligantes doadores de oxigênio e nitrogênio. Estados de oxidação inferiores são incomuns e geralmente instáveis sob condições padrão.
Reatividade com Ar e Água
O escândio elementar forma uma camada estável de óxido quando exposto ao ar, principalmente \(\ce{Sc2O3}\), que passiva as superfícies do metal em massa. Escândio finamente dividido (pó) é substancialmente mais reativo: material particulado é combustível e pode inflamar, gerando fumaça particulada e de óxido. Em contato com água, o escândio metálico sofre corrosão e forma espécies contendo \(\ce{Sc^3+}\); a hidrólise do íon aquo \(\ce{Sc^3+}\) gera espécies poliméricas/hidróxidos sob condições menos ácidas.
Reatividade com Ácidos e Bases
O metal escândio e compostos de escândio(III) dissolvem-se em ácidos minerais produzindo sais \(\ce{Sc^3+}\). Em solução aquosa, \(\ce{Sc^3+}\) sofre hidrólise e forma espécies de hidróxido/óxido, como \(\ce{Sc(OH)3}\) sob condições apropriadas; a formação de complexos com ligantes quelantes é comum. O elemento não apresenta caráter anfótero pronunciado comparado com congêneres mais pesados do grupo 3, e soluções fortemente básicas tendem a precipitar fases de hidróxido ou ânions solúveis complexos dependendo do ligante e força iônica.
Composição Isotópica
Isótopos Estáveis
O escândio natural é essencialmente monoisotópico, consistindo predominantemente do isótopo estável \(\ce{^{45}Sc}\).
Radioisótopos
Radioisótopos de escândio podem ser preparados para aplicações traçadoras e nucleares, mas não há fração significativa de radioisótopos naturais presentes no material elemental comercial. A produção e o uso de radioisótopos específicos são regulados pela prática radioquímica e controles regulatórios.
Parâmetros Termodinâmicos
Capacidade Térmica e Dados Relacionados
Não há valor experimentalmente estabelecido para esta propriedade disponível no contexto atual de dados.
Entalpia e Energia de Gibbs
Não há valor experimentalmente estabelecido para esta propriedade disponível no contexto atual de dados.
Identificadores e Sinônimos
Números e Códigos de Registro
- Número CAS: 7440-20-2
- Número EC: 231-129-2
- UNII: YUJ4U1EW7R
- ChEBI: CHEBI:33330
- DTXSID: DTXSID9064689
InChI: InChI=1S/Sc
InChIKey: SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N
SMILES: [Sc]
Fórmula molecular (elementar): \(\ce{Sc}\)
Massa molecular: 44,95591
Sinônimos e Nomes Comuns
Os sinônimos e descritores relatados incluem: Escândio; Sc; átomo de escândio; Escândio (elemento); Scandium Metallicum; 45Sc; isótopo Scândio-45; pó de escândio; folha de escândio; Escândio Atômico.
Aplicações Industriais e Comerciais
Principais Setores de Uso
Setores documentados e contextos de processamento incluem fabricação de semicondutores e produção de metais primários. O escândio ocorre em vários minerais acessórios (ex.: tortveita, davidita) e é frequentemente recuperado em pequenas quantidades a partir de minérios associados a minerais contendo estanho, zircônio ou tungstênio.
Exemplos Típicos de Aplicação
Usos práticos são largamente especializados: padrões analíticos e traçadores para análise elementar, papéis de nicho em pesquisa semicondutora ou eletrônica, e fornecimento para pesquisa e desenvolvimento onde propriedades eletrônicas ou metalúrgicas únicas de \(\ce{Sc}\) são requeridas. Graus comerciais relatados: EP.
Se um resumo conciso de aplicação não for diretamente aplicável a uma decisão específica de compra, a seleção geralmente é governada pela forma do material (folha, pó, lingote), pureza e uso analítico ou metalúrgico pretendido.
Visão Geral de Segurança e Manuseio
Considerações sobre Armazenamento e Manuseio
O escândio em pó é combustível e pode inflamar-se se disperso como poeira ou exposto a fontes de ignição; o controle de poeira, a minimização de descargas eletrostáticas e medidas de manuseio seguro para pós metálicos inflamáveis são adequadas. O escândio metálico a granel é menos reativo devido à passivação da superfície, mas deve ser armazenado seco e protegido de condições que possam promover oxidação ou contaminação. Para informações detalhadas sobre riscos, transporte e regulamentação, os usuários devem consultar a Ficha de Dados de Segurança (FDS) específica do produto e a legislação local.
Exposição Ocupacional e Medidas de Proteção
O controle da exposição deve enfatizar a prevenção da inalação de poeira e o manuseio de partículas finas sob ventilação local exaustora adequada ou contenção. Recomenda-se o uso de equipamento de proteção individual (EPI) adequado — luvas, proteção ocular e proteção respiratória quando houver possibilidade de geração de poeira. Existem relatos que associam a exposição ao escândio a efeitos fibrogênicos; portanto, devem ser implementadas medidas de higiene ocupacional e vigilância médica apropriadas para pós metálicos. Para procedimentos de emergência, a extinção de incêndios em metais requer métodos especializados; consulte a FDS e as orientações de resposta a emergências.
