Escândio (Sc)

O escândio, símbolo Sc, número atômico 21, é um metal de transição que abre o grupo 3 da Tabela Periódica. Ele foi um dos elementos previstos por Mendeleev em sua versão da Tabela Periódica. Ele deixou um espaço entre o cálcio e o titânio para um elemento que, à época, chamou de ekaboro.

O escândio é mais abundante no Sol do que na crosta terrestre, e poucos são os minérios com alto teor de escândio. A thortveitita é um exemplo desses minerais e, por conta de sua raridade, chegou a ser mais cara que o ouro na década de 1950.

Poucos são os usos para o escândio, mas sabe-se que ele é capaz de melhorar as propriedades do alumínio quando formam uma liga. Nos Estados Unidos, vem sendo utilizado na fabricação de equipamentos esportivos, como capacetes e tacos de beisebol.

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Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre o escândio
• 2 - Propriedades do escândio
• 3 - Características do escândio
• 4 - Ocorrência e obtenção do escândio
• 5 - Aplicações do escândio
• 6 - História do escândio
• 7 - Exercícios resolvidos sobre o escândio

Resumo sobre o escândio

• O escândio é um metal de transição localizado no grupo 3 da Tabela Periódica.

• Foi previsto por Mendeleev, recebendo o nome de ekaboro.

• É mais abundante no Sol do que na crosta terrestre.

• O escândio está distribuído como componente em diversos minerais, sendo raros os minérios com alto teor de escândio.

• Poucos são os usos do escândio, porém é utilizado para melhorar as propriedades do alumínio, lâmpadas de alto brilho e produção de equipamentos esportivos.

Propriedades do escândio

• Símbolo: Sc.

• Número atômico: 21.

• Massa atômica: 44,956 u.m.a.

• Ponto de fusão: 1539 °C.

• Ponto de ebulição: 2832 °C.

• Distribuição eletrônica: [Ar] 4s² 3d¹.

• Eletronegatividade: 1,36.

• Série química: metal de transição; grupo 3.

Características do escândio

O escândio é um metal de baixa dureza (é riscado com facilidade) e de coloração acinzentada. Por incrível que pareça, apresenta mais similaridades com o metal alumínio do que com os demais metais do grupo 3 — por exemplo, a tendência a formar apenas cátions trivalentes.

Em termos de reatividade, esse metal se dissolve tanto em soluções ácidas quanto em soluções alcalinas, além de se combinar com halogênios. Outra reação importante que o escândio é capaz de realizar é com o gás nitrogênio, N₂, formando o ScN.

O escândio não possui nenhum papel importante na biosfera, e, até agora, não se sabe de nenhum ser vivo que necessite de escândio para sua sobrevivência ou desenvolvimento. A quantidade de escândio que entra nas cadeias alimentares é muito baixa, na faixa de décimos de microgramas.

Ocorrência e obtenção do escândio

O escândio possui uma abundância cósmica maior do que terrestre. Estima-se que o escândio seja o 23º elemento mais abundante no Sol, enquanto é o 50º mais abundante na crosta terrestre, em uma concentração próxima à do chumbo.

Contudo, diferentemente do chumbo, o escândio é muito disperso pela crosta terrestre, pois não existem processos geológicos que o concentrem e, assim, está presente em pequenas quantidades em diversos minerais. Essa baixa participação faz com que o metal seja comumente obtido como subproduto de processamento de urânio, cujo teor de Sc pode chegar a cerca de 5 ppm (partes por milhão, ou mg/kg) nas soluções de urânio.

Há um minério de escândio, que é raro, cujo teor é elevado (pode chegar a 34% em escândia, o óxido de escândio III, Sc₂O₃). Seu nome é thortveitita, composição Sc₂Si₂O₇, comumente encontrada em Iveland, Noruega. Sua raridade é tamanha que, na década de 1950, amostras desse minério chegaram a ser comercializadas por um valor acima do seu peso em ouro.

Escândio também pode ser obtido a partir dos metais terras raras (lantanídeos), pela sua precipitação do sulfato de potássio e escândio, pouco solúvel em água, ou por extração do tiocianato de escândio, utilizando-se éter dietílico.

Curiosamente, folhas de chá possuem maior teor de escândio que outras plantas, ainda que em uma ínfima concentração de 140 ppb, ou seja, 140 mg por tonelada. A explicação para esse fato é que, provavelmente, as folhas de chá não fazem distinção química entre alumínio, necessário a elas, e escândio.

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Aplicações do escândio

De forma geral, os usos de escândio são bem limitados. Um de seus usos é a para fabricação de lâmpadas de alta capacidade luminosa, pois quando o iodeto de escândio é adicionado ao mercúrio das lâmpadas a vapor deste elemento, é obtida uma fonte de luz de alta eficiência, semelhante à luz solar. Tais dispositivos podem ser usados como refletores de eventos esportivos, por exemplo.

A adição de 0,5% de Sc em alumínio faz aumentar a força deste metal, mantendo-se sua leveza e também aumentando seu ponto de fusão em 800 °C. Tais propriedades permitem, por exemplo, que a liga possa ser soldada, algo que não é possível com alumínio puro.

A Rússia, inclusive, estoca escândio por questões estratégicas, uma vez que diversas partes dos caças de combate MiG são manufaturados com ligas de escândio.

Nos Estados Unidos, utilizam-se ligas de escândio na fabricação de equipamentos esportivos, tais como tacos de beisebol, varas de lacrosse e quadros de bicicleta.

História do escândio

Em 1869, ao desenvolver a Tabela Periódica, o químico russo Dmitri Mendeleev deixou lacunas em sua criação, justificando que seriam preenchidas por elementos ainda a serem descobertos. Em 1871, Mendeleev previu que, na lacuna entre cálcio e titânio, haveria um elemento com massa atômica próxima de 44 u.m.a, dando-lhe o nome de ekaboro. O prefixo eka- significa “um” em sânscrito e indicava, na prática, “o primeiro a seguir”, ou seja, o elemento embaixo do boro.

Já em 1879, o químico sueco Lars Fredrik Nilson, ao analisar amostras do mineral euxenita e outros resíduos de terras raras, descobriu o óxido de escândio, chamado de escândia. Nilson então percebeu que um dos metais extraídos apresentava linhas espectrais de um elemento até então desconhecido. As linhas espectrais eram resultados da análise espectroscópica, uma técnica muito utilizada para identificação de elementos químicos.

Também no mesmo ano, o sueco Per Teodor Cleve conseguiu isolar uma quantidade de escândio e, assim, determinar sua massa atômica, confirmando que se tratava do ekaboro de Mendeleev. O novo elemento recebeu o nome de escândio, em referência à região da Escandinávia.

Exercícios resolvidos sobre o escândio

Questão 1

A configuração eletrônica do metal escândio, ₂₁Sc, em seu estado fundamental é:

a) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹

b) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d3

c) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ 4s¹ 3d⁴

d) 1s² 2s2 2p6 3s2 3p⁴ 4s¹ 3d⁵

Resposta:

Ao fazer a distribuição eletrônica do escândio, percebemos que ele tem número atômico 21, ou seja, 21 prótons. No estado fundamental, o número de prótons é igual ao número de elétrons, pois o átomo é eletricamente neutro. Assim, 21 elétrons devem ser distribuídos nos subníveis. Um subnível só pode receber um elétron se o anterior estiver totalmente preenchido. Assim, a distribuição correta é a que está na letra A.

Questão 2

Em 1871, o químico russo Dmitri Mendeleev, inventor da Tabela Periódica, previu a existência de um elemento que deveria estar, por conta de sua massa, entre o cálcio e o titânio. Este elemento foi então chamado de ekaboro por Mendeleev. Atualmente, esse elemento já está na Tabela Periódica, sendo inicialmente descoberto por Lars Fredrik Nilson em 1879.

Este elemento é o:

a) boro.

b) escândio.

c) vanádio.

d) estrôncio.

e) tântalo.

Resposta

Ao se avaliar a Tabela Periódica, nota-se que o elemento que está entre o cálcio e o titânio é o elemento escândio (letra B), que de fato foi previsto por Mendeleev como ekaboro.

Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química