تقع خواصّ السكانديوم وسطاً بين تلك التي لعنصرَي الألومنيوموالإتريوم؛ كما تظهر علاقة قطرية لهذا العنصر مع المغنيسيوم؛ وتغلب حالة الأكسدة +3 في مركّباته الكيميائية. لا توجد توضّعات كثيرة من السكانديوم في القشرة الأرضية، ويترافق وجوده مع خامات العناصر الأرضية النادرة الأخرى ومع اليورانيوم. يبلغ الإنتاج العالمي من السكانديوم بين 15 إلى 20 طنّ سنوياً، ونظراً لندرته النسبية فلا توجد له تطبيقات كبيرة، والتي لم تُطوَّر إلا حتى سبعينيّات القرن العشرين، إذ وُجدَ أنّه يحسّن من خواص سبائك الألومنيوم؛ وذلك التطبيق هو الأهمّ والأشهر لهذا العنصر.
لا يتوفّر السكانديوم في القشرة الأرضية بشكلٍ كبير، لكنّه بالمقابل ليس شديد النُدرَة؛ فالتقديرات الأوّلية تشير إلى وفرةٍ تتراوح بين 18 إلى 25 جزء في المليون، وهي مقاربة لوفرة الكوبالت (20-30 جزء في المليون). وفقاً لترتيب العناصر يأتي السكانديوم في المرتبة الخمسين بالنسبة لوفرة العناصر في الأرض، وفي المرتبة الخامسة والثلاثين بالنسبة للوفرة في القشرة الأرضية.[12] ولكن من جهةٍ أخرى، فإنّ توزّع عنصر السكانديوم في المواقع الجغرافية ضئيل، إذ يَظهر بكمّيّات ضئيلة نزرة في بضعة معادن في عددٍ قليل فقط من المواقع في العالم.[13][14] إجمالاً، يأتي السكانديوم مكوّناً رئيسيّاً في خمسة معادن فقط؛[15] وهي: بريتوليت[ملاحظة 4]وثورتفيتيتوكولبكيتوألندييت، بالإضافة إلى المعدن النادر هفتيتيرنيت[ملاحظة 5]. تعدّ معادن الثورتفيتيت واليوكسينيتوالغادولينيت المستَخرجة من الدول الاسكندنافية،[16]ومدغشقر[17] هي المصادر الوحيدة المعروفة التي يتركّز فيها هذا العنصر؛ إذ يمكن أن يحتوي الثورتفيتيت على نسبةٍ تصل إلى 45% من السكانديوم على شكل أكسيد السكانديوم.[16] هناك معادن نادرة أخرى يدخل السكانديوم فيها مكوّناً ثانوياً، مثل البازيتوالديفيسيت؛[15][18] كما يمكن لهذا العنصر أن يرافق اليورانيوم في خاماته.[19][20]
عادةً ما يُستخرَج السكانديوم منتجاً ثانوياً أثناء استخراج الفلزّات الأخرى؛ ويُسوّق على شكل أكسيد السكانديوم Sc2O3.[23][28][29] للحصول على الفلزّ يُحوَّل الأكسيد إلى فلوريد السكانديوم، ثمّ يُختزَل بفلزّ الكالسيوم. تراوح سعر السكانديوم بين سنتي 2015 و2019 في صبّاته الصغيرة بين 107 إلى 134 دولار أمريكيللغرام الواحد؛ في حين بلغ سعر الأكسيد من 4-5 دولارات للغرام الواحد.[30]
النظائر
للسكانديوم في الطبيعة نظير وحيد مستقر، وهو سكانديوم-45 45Sc، والذي يمتلك لف مغزلي نووي مقداره 7/2. هناك ثلاثة عشر نظيراً مشعاً للسكانديوم، وجميعها مدروسة ومعروفة، وأكثرها استقراراً هو النظير سكانديوم-46 46Sc، والذي يبلغ عمر النصف له مقدار 83.8 يوم، وكذلك النظير سكانديوم-47 47Sc بعمر نصف مقداره 3.35 يوم. من النظائر المشعة للسكانديوم هناك أيضاً النظير سكانديوم-44 44Sc المصدر للبوزيترونات بعمر نصف 4 ساعات؛ وكذلك النظير سكانديوم-48 48Sc بعمر نصف 43.7 ساعة. أما باقي النظائر المشعة فتملك قيم عمر نصف أقل من 4 ساعات، وأغلبها بعمر نصف أقل من دقيقتين. للسكانديوم أيضاً خمسة مصاوغات نووية، أكثرها استقراراً هو 44mSc بعمر نصف مقداره 58.6 ساعة.[31]
السكانديوم فلزٌ طريٌّ ذو بريقٍ فضّي، وهو يُبدِي تحوّلاً لوناً طفيفاً إلى الأصفر أو الزهري عندما يتأكسد بالهواء، وبذلك يفقد بريقه أيضاً. نظراً لكثافته المنخفضة فإنّ السكانديوم يُصنّف ضمن الفلزّات الخفيفة. لا يقاوم السكانديوم ظروف التجوية بشكل كبير، وهو ينحلّ بسهولة في أغلب الأحماضالممدّدة. كما يتفاعل السكانديوم مع بخار الماء عند درجات حرارة تتجاوز 600 °س ليشكّل Sc2O3. تشتعل خراطة السكانديوم الناعمة بالهواء بلهب أصفر برّاق، ويتشكّل حينئذٍ أكسيد السكانديوم.[32]
يشكّل السكانديوم عدداً من الهاليداتوالهاليدات الزائفة. لأغلب هاليدات السكانديوم (الكلوريد ScCl3والبروميد ScBr3واليوديد ScI3) انحلالية جيّدة في الماء، أمّا فلوريد السكانديوم ScF3 فإنّه غير منحلّ. في جميع الهاليدات الأربعة المذكورة يكون السكانديوم سداسيّ التناسق، وهي تصنّف ضمن أحماض لويس، فعلى سبيل المثال، ينحلّ فلوريد السكانديوم في محاليل حاوية على كمّيّة فائضة من أيون الفلوريد ليشكّل الأيون المعقّد 3−[ScF6]. يعدّ العدد التناسقي 6 نمطياً لأيون السكانديوم الثلاثي، وذلك على خلاف أيون الإتريوم الثلاثي 3+Y وأيون اللانثانوم الثلاثي 3+La، والتي يكون فيها العدد التناسقي 8 أو 9 شائعاً. يُستخدَم مركّب تريفلات السكانديوم أحياناً ضمن الحفّازات المستخدَمة في الكيمياء العضوية.[35]
إنّ مركّبات السكانديوم الكيميائية، والتي لها حالة أكسدة مختلفة عن +3، نادرةُ الوجود، ولكنّها محطّ اهتمامٍ للبحث والدراسة. ويعدّ المركّب CsScCl3 مثالاً عليها، فتلك المادّة تتبنّى بنيةً شبه صفائحية، والتي تظهر ترابطاً كثيفاً بين مراكز السكانديوم الثنائي.[37] في جانبٍ آخر، لا يعدّ هيدريد السكانديوم مركّباً نمطياً تابعاً لأملاح الهيدريدات؛[1] وكما هو ملاحَظ في عددٍ من العناصر الأخرى، كُشِفَ عن وجود هيدريد السكانديوم ثنائي الذرّة مطيافياً عند درجات حرارة مرتفعة في الطور الغازي.[2] لا تتبع مركّبات البوريدوالكربيد للسكانديوم صيغة تكافؤية نمطية، وذلك بشكلٍ مشابهٍ لمركّبات عناصر اللانثانيدات المجاورة.[38] لوحظت أيضاً حالات الأكسدة الدنيا (0 و+1 و+2) في مركّبات السكانديوم العضوية.[39][40][41][42]
تعدّ إضافة السكانديوم بنسبةٍ تتراوح بين 0.1% إلى 0.5% إلى الألومنيوم في صنع السبائك من التطبيقات الهامّة الرئيسية لهذا العنصر، إذ تحدّ تلك الإضافة من نموّ الحُبَيبات في المنطقة الساخنة لمكوّنات الألومنيوم الملحومة؛ وذلك يعود بالفائدة في نقطتين؛ الأولى أنّ حبيبات Al3Sc المترسّبة تشكّل بلّورات أصغر من الحُبَيبات البلّورية الموجودة في سبائك الألومنيوم الأخرى،[43] والثانية هي انكماش حجم المناطق الخالية من الترسّبات عند تخوم الحُبَيبات في سبائك الألومنيوم المُقسّاة بالتقادم.[43] تعمل الترسّبات من Al3Sc على توثيق الترابط الشبكي داخل سبائك الألومنيوم، من خلال توفير مجال مرن لتحمّل الجهد، والذي يحول دون التشوّه.[44] يمكن الحصول على التوزّع الناعم للحُبَيبات المترسّبة على المستوى النانوي عن طريق المعالجة الحرارية، والتي تعمل على تقوية السبائك من خلال التقسية المُرَتِّبَة.[45] تضمنّت التطويرات المستمرّة لسبيكة ألومنيوم-سكانديوم إضافة فلزّات انتقالية أخرى إليها مثل الزركونيوم، أو إضافة عنصر أرضي نادر مثل الإربيوم، ممّا يساعد على تشكيل غلاف يحيط بحُبَيبات Al3Sc الكرويّة المترسّبة، وذلك يخفّف من التخشين.[ملاحظة 9][46] تتوجّه تلك الأغلفة مكانياً عن طريق انتشار العناصر المشكّلة للسبيكة، وذلك يوفّر من كلفة الإنتاج، إذ تصبح الكمّية المطلوب إضافتها من السكانديوم، مرتفع الثمن، لتشكيل تلك الحُبَيبات المترسّبة أقلّ من ذي قبل.[47] بالرغم من ذلك، تبقى سبائك التيتانيوم المشابهة بخواصها الميكانيكية من حيث الخفّة والمتانة أقلَّ ثمناً وأكثرَ استخداماً من سبيكة السكانديوم مع الألومنيوم.[48] وُجِدَ أنّ تركيباً معيّناً [ملاحظة 10] لسبيكةٍ من السكانديوم مع الألومنيوموالليثيوموالمغنيسيوموالتيتانيوم يوفّر مواصفاتٍ ميكانيكيةٍ مميّزة.[49] تُستخدَم سبيكة الألومنيوم والسكانديوم في بعض التطبيقات العسكرية،[43] وفي صناعة بعض المعدّات الرياضية مثل عصي كرة القاعدة (مضارب البيسبول)،[50] وفي صناعة دعائم الخيموهياكل الدرّاجات الهوائية.[51] تستخدم شركة سميث آند ويسون[ملاحظة 11] لصناعة الأسلحة الفردية سبيكة السكانديوم في صبّ هيكل المسدسات نصف الآلية.[52]
إنّ مسحوق فلزّ السكانديوم الناعم قابل للاشتعال بسهولة، وتزداد الخطورة كلّما زادت نعومة حبيبات المسحوق.[56] لا يعدّ السكانديوم عنصراً سامّاً بحدّ ذاته، ولكن بالرغم من ذلك، لا توجد بيانات كافية عن إجراء تجارب مكثّفة على إعطاء مركّبات السكانديوم للحيوانات.[57] حُدِّدَت مستويات الجرعة الوسطى المميتة (LD50) للجرذان بمقدار 755 مغ/كغ لدى الحقن داخل الصفاق، وبمقدار 4 غ/كغ لدى الإعطاء الفموي.[58]
^ ابMcGuire، Joseph C. (1960). "Preparation and Properties of Scandium Dihydride". Journal of Chemical Physics. ج. 33: 1584–1585. DOI:10.1063/1.1731452. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |coauthor= تم تجاهله يقترح استخدام |author= (مساعدة)
^ ابSmith، R. E. (1973). "Diatomic Hydride and Deuteride Spectra of the Second Row Transition Metals". Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. ج. 332 ع. 1588: 113–127. DOI:10.1098/rspa.1973.0015.
^Bernhard، F. (2001). "Scandium mineralization associated with hydrothermal lazurite-quartz veins in the Lower Austroalpie Grobgneis complex, East Alps, Austria". Mineral Deposits in the Beginning of the 21st Century. Lisse: Balkema. ISBN:978-90-265-1846-1.
^Michael Fleischer, Joseph A. Mandarino: Glossary of Mineral Specimens 1991. The Mineragical Record Inc., Tucson.
^von Knorring، O.؛ Condliffe, E. (1987). "Mineralized pegmatites in Africa". Geological Journal. ج. 22: 253. DOI:10.1002/gj.3350220619.
^C. T. Horovitz: Scandium Its Occurrence, Chemistry Physics, Metallurgy, Biology and Technology. Elsevier, 2012, ISBN 978-0-323-14451-3, S. 50
^H. A. Das, J. Zonderhuis, H. W. Marel: Scandium in rocks, minerals and sediments and its relations to iron and aluminium. In: Contributions to Mineralogy and Petrology. 32, 1971, S. 231–244, doi:10.1007/BF00643336.
^"Mineral Commodity Summaries 2020"(PDF). US Geological Survey Mineral Commodities Summary 2020. US Geological Survey. مؤرشف من الأصل(PDF) في 2021-05-09. اطلع عليه بتاريخ 2020-02-10.
^ ابDeschamps، Y. "Scandium"(PDF). mineralinfo.com. مؤرشف من الأصل(PDF) في 2012-03-24. اطلع عليه بتاريخ 2008-10-21.
^Shapiro, Pamela J.؛ وآخرون (1994). "Model Ziegler-Natta a-Olefin Polymerization Catalysts Derived from [{(η5-C5Me4)SiMe2(η1-NCMe3)}(PMe3)Sc(μ2-H)]2 and [{(η5-C5Me4)SiMe2(η1-NCMe3)}Sc(μ2-CH2CH2CH3)]2. Synthesis, Structures and Kinetic and Equilibrium Investigations of the Catalytically active Species in Solution". J. Am. Chem. Soc. ج. 116 ع. 11: 4623. DOI:10.1021/ja00090a011.
^Corbett، J. D. (1981). "Extended metal-metal bonding in halides of the early transition metals". Acc. Chem. Res. ج. 14 ع. 8: 239–246. DOI:10.1021/ar00068a003.
^Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. (ردمك 0-12-352651-5).
^Polly L. Arnold؛ F. Geoffrey؛ N. Cloke؛ Peter B. Hitchcock & John F. Nixon (1996). "The First Example of a Formal Scandium(I) Complex: Synthesis and Molecular Structure of a 22-Electron Scandium Triple Decker Incorporating the Novel 1,3,5-Triphosphabenzene Ring". J. Am. Chem. Soc. ج. 118 ع. 32: 7630–7631. DOI:10.1021/ja961253o.
^F. Geoffrey N. Cloke؛ Karl Khan & Robin N. Perutz (1991). "η-Arene complexes of scandium(0) and scandium(II)". J. Chem. Soc., Chem. Commun. ع. 19: 1372–1373. DOI:10.1039/C39910001372.
^Ana Mirela Neculai؛ Dante Neculai؛ Herbert W. Roesky؛ Jörg Magull؛ Marc Baldus؛ وآخرون (2002). "Stabilization of a Diamagnetic ScIBr Molecule in a Sandwich-Like Structure". Organometallics. ج. 21 ع. 13: 2590–2592. DOI:10.1021/om020090b.
^Polly L. Arnold؛ F. Geoffrey؛ N. Cloke & John F. Nixon (1998). "The first stable scandocene: synthesis and characterisation of bis(η-2,4,5-tri-tert-butyl-1,3-diphosphacyclopentadienyl)scandium(II)". Chem. Commun. ع. 7: 797–798. DOI:10.1039/A800089A.
