스칸듐(Sc)은 원자 번호 21번이며, 화학 기호는 Sc인 화학 원소이다. 주기율표에서 전이 금속에 속하고, 3주기에 위치한다. 은백색의 연질 금속으로, 대기 중에서는 산화되기 쉬우며, 높은 온도에서 녹는다.
발견 및 명명
스칸듐은 1879년 스웨덴의 화학자 라르스 프레드릭 닐슨(Lars Fredrik Nilson)이 스칸디나비아 반도에서 채취한 석회석 광물인 스칸디나바이트(skån̓dina‑)에서 분리하였다. 원소의 이름은 라틴어 “Scandia”(스칸디나비아)에서 따온 것으로, 이 원소가 처음 발견된 지역을 반영한다.
물리·화학적 성질
- 밀도: 약 2.99 g·cm⁻³ (표준 상태)
- 녹는점: 1 541 °C
- 끓는점: 2 830 °C
- 전기 전도도: 전이 금속 특유의 높은 전도성을 보이며, 특히 고온에서 전도도가 증가한다.
스칸듐은 순수한 형태로는 흔히 발견되지 않으며, 주로 다른 금속과의 합금 형태로 존재한다.
존재 및 채취
스칸듐은 지구의 지각에서 약 0.02 ppm 정도의 희소 원소로, 주로 다음과 같은 광물에서 발견된다.
- 스칸디나바이트(Sc₂O₃·Y₂O₃·Al₂O₃·SiO₂)
- 의석(석영계), 동인석 등
주요 채굴 국가는 러시아, 우크라이나, 마다가스카르, 중국 등이다.
이용
스칸듐은 다음과 같은 분야에서 활용된다.
- 항공우주 합금: 알루미늄과 마그네슘 합금에 소량 첨가하면 강도와 내열성이 향상된다.
- 조명: 고압 나트륨·스칸듐 히그란스(Hg–Sc) 방전등에서 푸른색 빛을 발생시킨다.
- 방사성 동위 원소: ^46Sc는 의료 영상 및 연구에 사용되는 방사성 동위 원소이다.
동위 원소
스칸듐은 21개의 동위 원소가 알려져 있으며, 그 중 안정 동위 원소는 ^45Sc 하나뿐이다. 나머지는 방사성으로, 반감기는 수 초에서 수백만 년에 이른다.
안전성
스칸듐 자체는 비교적 무독성이나, 미세 입자 형태로 흡입될 경우 호흡기 자극을 유발할 수 있다. 작업 시에는 일반적인 금속 작업 안전 지침을 따르는 것이 권장된다.
