스칸듐 Sc

발견의 역사

드미트리 멘델레예프는 1869~1871년 주기율표를 발표하면서 아직 발견되지 않은 원소의 자리를 비워 두었다. 그중 붕소 아래 칸을 에카붕소라 부르며 원자량이 약 44일 것이라고 예측하고 산화물의 성질까지 내다보았다.

1879년 스웨덴의 화학자 라르스 프레드리크 닐손은 희토류 원소를 분리하려고 스칸디나비아에서 나온 희귀 광물 유크세나이트와 가돌리나이트를 분석하다가, 독특한 스펙트럼을 가진 새로운 산화물을 찾아 그 원소를 스칸듐이라 이름 지었다. 곧 동료 페르 테오도르 클레베는 스칸듐이 멘델레예프의 에카붕소와 놀랍도록 잘 맞는다는 것을 보였다. 이는 주기율의 타당성을 보여 준 초기의 중요한 증거 가운데 하나다.

금속 스칸듐은 1937년에야 독일 화학자들이 포타슘·리튬·스칸듐 염화물의 용융 혼합물을 전기 분해해 처음 만들었다. 스칸듐 합금이 실용적인 관심을 끈 것은 1970년대부터다.

이름의 유래

닐손은 광물의 산지인 스칸디나비아의 라틴어 이름 Scandia를 따서 이름을 지었다. 원소 기호는 Sc이며, 한국어 '스칸듐'은 소리대로 옮긴 이름이다. 스칸듐은 같은 광물에서 산출되고 성질이 비슷해 흔히 희토류 원소에 포함된다.

주요 용도

• 알루미늄 합금: 스칸듐을 1% 미만만 넣어도 알루미늄의 결정립이 미세해져 강도와 용접성이 좋아진다. 이런 합금은 옛 소련 군용기 부품과 고급 자전거 프레임·야구 배트·총기 프레임 등에 쓰였다.
• 조명: 아이오딘화 스칸듐을 넣은 메탈 할라이드 램프는 자연광에 가까운 밝은 빛을 내어 경기장과 영화 촬영 조명에 쓰인다.
• 연료전지: 스칸듐 안정화 지르코니아는 고체 산화물 연료전지의 고전도성 전해질이다.
• 연구: 스칸듐 화합물은 레이저와 유기 합성 촉매에 쓰인다.

동위원소

스칸듐의 안정 동위원소는 스칸듐-45 하나뿐이다. 반감기 약 84일인 방사성 스칸듐-46은 정유 공장에서 물질의 이동을 추적하는 데 쓰였다. 핵의학에서는 양전자를 내는 스칸듐-44(반감기 약 4시간)와 베타선을 내는 스칸듐-47(약 3.3일)을 짝지어, 같은 화학적 성질로 종양을 영상화하고 치료하려는 연구가 진행되고 있다.

생활 속 원소

스칸듐은 몸속에서 알려진 역할이 없고 일상생활에서 걱정할 만한 원소도 아니다. 사람들이 스칸듐을 접하는 것은 주로 경기장의 밝은 흰 조명이나 일부 고급 스포츠 용품을 통해서다.

세계 생산량은 산화물 기준으로 연간 수십 톤 수준에 불과하며, 대부분 우라늄·타이타늄·희토류 광석을 처리할 때 부산물로 얻어 가격이 비싸다.