更新时间：2024-09-20 23:44
（英文：scandium），17种ree之一，IIIB钪是元素周期表中最轻的过渡族元素，也是地壳中分布广泛的元素之一，地壳中的丰度值为22×10-6。钪的元素符号为Sc，其原子序数为21，原子量为44.9559，属于第四周期第ⅢB族元素。钪是一种银白色的、中等硬度的金属。它在空气中相当稳定，但由于在表面形成Sc2O3氧化物，它的颜色会慢慢从银白色变为淡黄色。
钪的熔点为1541℃，沸点为2836℃，在-273 °C到熔点的 温度区间内为顺磁性物质。钪在地壳的分布极为分散，很少在地质作用过程中形成高含量的独立矿物和矿床。金属钪及其化合物具有优良的理化性质，在燃料电池、半导体、金属冶炼、医疗等行业领域中都有非常重要的应用价值。
1869年，俄罗斯化学家德米特里·门捷列夫（Dmitri Mendeleev）根据周期律预测了一种原子质量在40和48之间的元素的存在，他称之为“准硼”（ekaboron），该元素排序位于铝和之间。1879年，拉斯-弗雷德里克-尼尔森（Lars Fredrik Nilson）在黑稀金矿和硅铍钇矿进行光谱分析时检测到钪的存在，并成功制备了2克高纯度的氧化钪，经过性质的比较和检测，证实了钪正是门捷列夫所预测的元素。他将该元素命名为scandium，来源于拉丁语Scandia，意为 "斯堪的纳维亚半岛"。1937年，德国化学家菲谢尔（Emil FischerFischer）通过在700-800℃下电解钾、锂和氯化钪的共晶混合物，首次生产出了金属钪。1973年，美国科学家斯佩丁 (F.H.Spedding)制得纯度99.9％的钪。
尽管被归类为17种ree之一，但钪在自然界分布广泛，在地壳中丰度为22ppm，排在所有元素的第35位，与钴含量类似。钪在地壳的分布极为分散，很少在地质作用过程中形成高含量的独立矿物和矿床，限制了其的开采及应用，给人留下不常见的印象。据资料显示，目前已探明的钪储量为200万吨，分布在俄罗斯、乌克兰、美国、中国、澳大利亚、菲律宾、马达加斯加、挪威、意大利和哈萨克斯坦等国家。
由于特殊的地球化学性质，钪的独立钪矿物较为稀少，截至2020年仅发现18种（有3种来源于石陨石），但是含钪的矿物种类却多达800多种，在自然界中以正三价形式主要赋存于基性岩和超基性岩的铁镁质矿物、富高场强元素矿物、表生风化矿物及部分稀土矿中。含钪独立矿物主要发育于花岗伟晶岩和碳酸岩中。
土壤中的钪可被植物吸收，而后通过食物链进入动物和人体，陆地植物平均含钪8×10-7%，脊椎动物平均含钪4.5×10-6%，植物病原线虫和软体动物门含钪量较高，可达2×10-3。钪在人的大脑中也有分布，含量约为10μg／kg。
钪的元素符号为Sc，其原子序数为21，原子量为44.9559，属于第四周期第ⅢB族元素，原子核内有 21个质子和 19-30 个中子，核外有21个电子，分布在 K，L，M和N四个电子层上。钪的电子结构非常特殊，具体排布为：[Ar]3d14s2（1s22s22p63s23p63d14s2）。尽管最散逸层仅有两个电子，但由于存在能级交错，实际上钪容易失去三个电子，形成Sc3+，因此其部分性质与铝较为类似。钪也存在少数非三价态的化合物，如CsScCl3等。在自然界中，钪只有一种稳定的同位素 45Sc，此外还有11种人工放射性同位素。
钪是一种银白色的、中等硬度的金属，是元素周期表中最轻的过渡族元素。它在空气中相当稳定，但由于在表面形成Sc2O3氧化物，它的颜色会慢慢从银白色变为淡黄色。钪能够溶解于各类酸中（氢氟酸除外），在水溶液中均为无色。钪的熔点为1541℃，沸点为2836℃，在-273 °C到熔点的温度区间内为顺磁性物质，温度降至-273.1°C（186KPa）时成为超导。
钪与钇（原子序号39，Y）和15种系元素（原子序号57-71）被划分为ree，因常以氧化物或含氧酸盐物种伴生，且天然丰度较低而得名。然而，由于钪的离子半径与其余的稀土元素相差较大，钪与其余16种元素的性质并不类似，某些研究并没有把钪纳入稀土的讨论中。
钪有两种晶型。 α-Sc在标准状态下为六方密集晶格 (hcp)结构，当温度升高至1337°C以上则转变为立方晶系(bcc)的 β-Sc。
（离解作用）
（二聚作用）
钪的化学性质比较活泼，能够与多种非金属单质以及酸反应，生成对应的化合物，钪在化合物里呈稳定的三价状态。下面是几种常见的含钪化合物。
在自然界中，除了钪钇石含钪较富而外，锐通常共伴生在多种矿物中，集中度不高，这给钪的富集和提纯增加了困难。在实际生产中，钪通常是在其他金属（铝、钨、钦、锡、和钻）制备过程中作为副产品被回收的。因此，钪的制备一般分为两个阶段：首先是将钪从大量的伴生元素中分离富集，而后提纯。工业中钪的生产可分为以下三类途径：从原生矿物中提取钪，从工业废渣中回收钪以及从工业废液中回收钪。
由于钪广泛分布于各类矿物种，因此，可提取钪的原生矿物是比较多的，主要包括稀土矿、钛铁矿、钨矿、钒钛磁铁矿、矿和一些放射性矿物（如铀矿）等。从矿物中提取钪通常是依据矿物的特性和钪矿床情况，通过重选、磁选、浮选和电选等方法富集钪，进而用湿法浸出钪精矿，再对浸出液进行萃取、净化和焙烧获得氧化钪产物。例如，在稀土钪中，主要利用的是钪与酸反应生成的盐与其余稀有元素在乙醇等有机溶剂中的溶解度不同，将钪从ree中分离出来；在含钛铁矿中，首先通过多次研磨、振动分级、摇床等流程将粗钪矿重选为精钪矿，而后使用盐酸将钪浸出，实现富集的目的；从镍矿回收钪：在高压条件下，采用硫酸浸出得到94%的钪，调节酸碱度使钪沉淀。
赤泥、钨渣、合金渣、钛铁矿等氯化焙烧时产生的氯化烟尘和粉煤灰中含有较多的钪。从这些废渣中回收钪，一般使用酸进行浸出，使钪沉淀，这个过程可能需要经过反复多次的萃取和沉淀，达到富集的目的，最后对富集物进行煅烧得到氧化钪。
采用湿法冶金处理含有伴生钪的矿石时，将钪与目标元素浸出，回收目标元素后，钪随着废液排出。因此，工业废液也是一种回收钪的原料来源。综上所述，截止至今，一般采用溶剂萃取法、沉淀法、离子交换法和液膜萃取法对工业废液中的钪进行提炼处理。
金属钪的制备一般使用氯化钪为原料，采用电解、还原等手段制得单质钪。
金属钪及其化合物具有优良的理化性质，在燃料电池、半导体、金属冶炼、医疗等行业领域中都有非常重要的应用价值。
Scandium | Sc . PubChem.2023-03-11
Scandium.NLM.2023-03-11
scandium chemical element.britannica.2023-03-11
钪矿床主要类型与成矿机制.河北省自然资源厅 海洋局.2023-03-12
Scandium.haz-map.2023-03-12
scandium.The Royal Society of Chemistry.2023-03-12