Escandio

El escandio es un metal de transición que históricamente ha sido clasificado como tierra rara, junto con el itrio y los lantánidos. En la tabla periódica se encuentra en el grupo 3, entre el calcio y el titanio. Posee una masa atómica de 44,956, su número atómico es el 21 y su símbolo es el Sc.

El escandio se halla mayormente en depósitos minerales en la región escandinava y, en general, en depósitos de compuestos de uranio y de tierras raras. No obstante, la extracción mundial de este metal es escasa debido a las complejidades técnicas de su preparación.

El descubrimiento del escandio se debe al químico sueco Lars Nilson, que junto con su equipo de laboratoristas lo detectó en 1879 mediante el análisis espectral de los minerales euxenita y gadolinita.

Características y propiedades

El escandio es un metal que tiene una característica coloración plateada clara, que al exponerse al aire adquiere ligeras tonalidades amarillentas y rosadas.

Los compuestos del escandio desarrollan propiedades similares a las de los compuestos de itrio y de aluminio. No obstante, es un metal que se asemeja más a las tierras raras y al itrio, que al aluminio y el titanio.

Actualmente, este metal es considerado no tóxico. Pero, la inhalación de gases y vapores de escandio puede ocasionar embolias pulmonares y problemas en el hígado.

El escandio es el 35° elemento más abundante en la corteza terrestre, que además de predominar en las minas de Escandinavia puede encontrarse en yacimientos mineros de Madagascar. No obstante, los principales productores de escandio son Ucrania, China, Rusia y Estados Unidos.

Este elemento es un metal blando que resulta muy provechoso en la industria de la refinación de las aleaciones de aluminio. Por otra parte, también es aprovechado por la industria química para producir propanol, acetona, cetonas y compuestos cíclicos.

Propiedades físicas

  • Su punto de fusión es de 1541 °C, y su punto de ebullición se da a los 2836 °C.
  • Organolépticamente, es el escandio es un metal blando y liviano de color plateado claro que puede tener pequeñas tonalidades rosadas y amarillentas.
  • Posee una densidad de 2985 kg/m3.
  • Se encuentra en estado sólido en condiciones promedio de temperatura y presión ambiental.
  • Es un metal paramagnético.

Propiedades químicas

  • Reacciona químicamente con el agua.
  • Al reaccionar con el aire adquiere una cobertura de nitruro.
  • Cuando entra en combustión produce una llamada de color entre amarillo y rojo.
  • Resiste al ataque de ácido nítrico y fluorhídrico.
  • Su estado de oxidación más usual es +3, aunque también puede encontrarse en el estado 0, +1 y +2.
  • Su estructura atómica está conformada por 21 protones, 24 neutrones y 21 electrones.
  • Su nube de electrones oscila en 4 niveles energéticos.

Propiedades mecánicas

  • Por su afinidad con el aluminio se pueden crear aleaciones ligeras y de gran resistencia.

Usos

El principal uso del escandio consiste en la elaboración de aleaciones de aluminio, ya que permite controlar el crecimiento de la zona granular que se desarrolla por el calor de soldaduras. Esto repercute directamente en el envejecimiento de las aleaciones y en la utilidad de las mismas.

Las aleaciones de aluminio-escandio son empleadas mayormente por la industria aeroespacial en la fabricación de componentes de aeronaves.

El escandio también es utilizado como óxido Sc2O3 en la fabricación de lámparas de alta intensidad. Asimismo, el yoduro de escandio es usado para incrementar la calidad de la luz de lámparas de vapor de mercurio, siendo esta muy similar a la luz solar.

Lamparas de alta intensidad
Lamparas de alta intensidad

El isótopo radioactivo del escandio 46Sc es un trazador de importante valía en el craqueo del petróleo.

El óxido de escandio y otros compuestos de este metal son utilizados en la industria química como catalizadores en la manufacturación de propanol y en la conversión del ácido acético en acetona y de ácidos dicarboxílicos en cetonas y compuestos cíclicos.

En la agricultura, el tratamiento con solución de sulfato de escandio es una opción asequible para mejorar la germinación de las semillas de varios vegetales.

Dónde se encuentra

Las principales fuente de escandio en el mundo se encuentran en las minas de Escandinavia, es decir, en los países de Suecia, Noruega y Dinamarca; y en las minas de Madagascar. No obstante, el escandio se encuentra esparcido alrededor del planeta en trazas de diversos minerales.

Los minerales que concentran la mayor cantidad de escandio son el thortveitite, euxenetite y gadolinite. Sin embargo, existen alrededor de 800 especies minerales con trazas de escandio.

Más allá de los límites terrenales, el escandio es el 23° elemento más abundante en el Sol y se ha obtenido evidencia, por medio de la espectroscopia, de que abundantes cantidades de escandio se hallan en estrellas gigantes rojas del Cúmulo Estelar Nuclear (NSC) en el Centro Galáctico.

Obtención

Generalmente, el escandio se obtiene como óxido de los minerales de thortveitite o como subproducto de los residuos de la minería del uranio.

Thortveitita
Thortveitita

Ahora, el proceso de obtención de escandio puro consiste en la reducción de fluoruros de escandio con calcio metálico.

Anteriormente, el proceso  de obtención de escandio puro, patentado en 1937 por Fischer, Brunger y Grienelaus; consistía en la electrolización de un fundido eutéctico de cloruros de potasio, litio y escandio a una temperatura entre 700 y 800 °C.

Quién lo descubrió

El descubrimiento del escandio se le atribuye al químico sueco Lars Nilson, quien con su equipo en el año 1879, durante su investigación de los metales tierras raras, analizó espectralmente muestras de euxenita y gadolinita.

Lars Nilson
Lars Nilson

Para poder aislar el escandio de las muestras de minerales, el equipo de Nilson procesó 10 kg de euxenita con otros residuos de tierras raras, obteniendo 2 gr de óxido de escandio puro.

A raíz de su descubrimiento llamó al nuevo elemento con el vocablo latín Scandium, en honor a su región natal, rica en los minerales con trazas de este metal.

Sin embargo, 10 años antes el genial químico ruso Dmitri Mendeleyev, a partir de las leyes periódicas, predijo la existencia de un nuevo elemento químico, con una masa atómica entre 40 y 48. A este nuevo elemento lo llamó ekaboro, por su teórica similitud con el boro.

A mediados de la época en la que Nilson investigaba a las tierras raras, otro químico sueco, llamado Per Cleve, halló óxido de escandio y verificó que este era igual al ekaboro, predicho por Mendeleyev.