スカンジウム Sc

発見の歴史

ドミトリ・メンデレーエフ は1869〜1871年に周期表を発表した際、存在するはずなのにまだ発見されていない元素のために空欄を残しました。その一つ、ホウ素の下の元素を彼は エカホウ素 と呼び、原子量を約44と予言し、その酸化物の性質まで予測しました。

1879年、スウェーデンの化学者 ラース・フレドリク・ニルソン は、希土類元素を単離しようとスカンジナビア産の珍しい鉱物ユークセン石とガドリン石を分析していました。そこで特有のスペクトルを持つ新しい酸化物を見つけ、その元素をスカンジウムと名づけました。まもなく同僚の ペール・テオドール・クレーベ が、スカンジウムがメンデレーエフのエカホウ素と驚くほどよく一致することを示しました。これは周期律の最初の大きな裏づけの一つとなりました。

金属スカンジウムがつくられたのは1937年のことで、ドイツの化学者たちがカリウム、リチウム、スカンジウムの塩化物の融解混合物を電気分解しました。スカンジウム合金が実用面で注目されるようになったのは1970年代になってからです。

名前の由来

ニルソンは、鉱物の産地であるスカンジナビアのラテン語名 Scandia にちなんでこの元素を名づけました。元素記号は Sc です。スカンジウムは同じ鉱物中に産出し、似たふるまいをするため、しばしば希土類元素の仲間に含められます。

主な用途

• アルミニウム合金: スカンジウムを1%未満加えるとアルミニウムの結晶粒が細かくなり、強度と溶接性が高まります。こうした合金は旧ソ連時代の軍用機の部品や、高級な自転車フレーム、野球のバット、銃のフレームに使われてきました。
• 照明: ヨウ化スカンジウムはメタルハライドランプに加えられ、自然の昼光に近い明るい光を生み出します。スタジアムや映画撮影に使われます。
• 燃料電池: スカンジウムで安定化したジルコニアは、固体酸化物形燃料電池の導電性の高い電解質です。
• 研究: スカンジウム化合物はレーザーや、有機合成の触媒に使われます。

同位体

スカンジウムの安定同位体は スカンジウム45 ただ一つです。放射性の スカンジウム46 は半減期が約84日で、石油精製所で物質の動きを追うトレーサーとして使われてきました。核医学では、スカンジウム44(半減期約4時間の陽電子放出核種)と スカンジウム47(半減期約3.3日のベータ線放出核種)が、同じ化学的性質を使って腫瘍の画像診断と治療を行う組み合わせとして研究されています。

身近なところで

スカンジウムには生物学的な役割が知られておらず、日常生活で気にする必要はありません。一般の人が接するのは、スポーツ施設の明るい白色照明や、ときおり見かける高級スポーツ用品を通じた間接的なものです。

世界の生産量は酸化物にして年間数十トン程度と少なく、その多くはウラン、チタン、希土類などほかの鉱石を処理する際の副産物です。そのため価格は高いままです。