Scandium

R : Le Scandium offre une force de transformation sans nécessiter de traitements thermiques problématiques et coûteux. Plus précisément, les ajouts de scandium peuvent augmenter la limite d'élasticité d'une série 5000 entre 300 Mpa et 450 Mpa, en fonction de la quantité ajoutée, tout en maintenant des chiffres d'allongement (ductilité) de 12-15.

R : La composition chimique de l'alliage maître aluminium-scandium est de 2 % de scandium et le reste est de 99,7 % d'aluminium. L'alliage maître est utilisé pour ajouter du scandium aux alliages contenant de l'Al-Mg-Zr, qui sont utilisés sous forme de feuilles et de plaques. Ces feuilles et plaques sont principalement utilisées par les constructeurs aéronautiques.

R : Le scandium élémentaire est considéré comme non toxique et peu de tests sur les composés du scandium ont été effectués sur des animaux. La dose demi-létale (DL50) de chlorure de scandium (III) chez le rat a été déterminée à 4 mg/kg pour l'administration intrapéritonéale et à 755 mg/kg pour l'administration orale.

R : Les principales utilisations du scandium sont comme additif d'alliage aux alliages à base d'aluminium pour les articles de sport et dans les lampes aux halogénures métalliques à haute intensité.

R : Il existe deux manières courantes d’extraire le scandium.

• La première consiste à l'extraire comme sous-produit des résidus de l'usine d'uranium.
• La deuxième méthode par laquelle le scandium peut être préparé consiste à électrolyser les chlorures de scandium fondus, le lithium et le potassium à l'aide d'électrodes de zinc fondu et de fil de tungstène.

R : L'élément Scandium possède de vastes propriétés et ses utilisations ont été discutées. Certaines propriétés se distinguent grandement des autres éléments et définissent les différents objectifs et applications de l'élément scandium. Des recherches supplémentaires sont en cours dans ce domaine pour découvrir les fonctionnalités et applications récentes du scandium.

Quelques propriétés importantes du scandium sont que le nombre de masse de cet élément est de 44,96 u. Scandium appartient au groupe 3, période 4 et bloc D du tableau périodique. La structure atomique du scandium est composée de 21 protons et 24 neutrons. Le scandium présente également des propriétés d'électronégativité car c'est un métal. L'électronégativité du scandium est relativement élevée, soit 1,36.

Le scandium se trouve couramment sur Terre à l'état d'oxydation +3. L’élément scandium, lorsqu’il est à l’état d’oxydation, ressemble beaucoup à d’autres métaux rares sur Terre. En raison de son rayon ionique considérablement petit, certains comportements et caractéristiques du scandium sont rares par rapport aux autres éléments terrestres. Pour la même raison, l’élément scandium, sous sa forme ionique, est un acide relativement fort et a également une plus grande tendance à former des teints.

R : Le scandium est l’un des éléments chimiques, également un métal rare présent sur terre. En 1871, Dmitri Ivanovitch Mendeleïev, un chimiste russe, prédit l'existence de cet élément. Puis il fut découvert plus tard par Lars Fredrik Nilson en 1879. Il est représenté par le symbole « S ». Dans le tableau périodique, le numéro atomique du scandium est 21. Le poids atomique, quant à lui, est de 44,965 g/mol. Sur terre, le scandium ou « Sc » se trouve couramment en Scandinavie. On le trouve en quantités infimes dans de nombreuses espèces minérales trouvées sur terre. Il existe plusieurs propriétés ainsi que des utilisations de l’élément scandium.

Le scandium fait également partie des éléments coûteux en raison de sa rareté et de sa production limitée. Le prix du scandium pur peut être d'environ 7 000 $/kg, voire plus. Le scandium a également une grande abondance cosmique. C’est également le vingt-troisième (23e) élément le plus abondant du soleil.

C'est un élément considéré comme non toxique. Cependant, il n’existe pas beaucoup de recherches approfondies sur les problèmes de santé et de sécurité liés au scandium. Le chlorure de scandium est un composé qui peut avoir une dose mortelle. Par conséquent, ce composé et les autres composés du scandium doivent être manipulés avec précaution car ils peuvent être considérés comme présentant une toxicité modérée.

R : Effets du scandium sur l’environnement :

Le scandium est rejeté dans l'environnement à de nombreux endroits, principalement par les industries pétrolières. Il peut également pénétrer dans l’environnement lorsque des équipements ménagers sont jetés. Le scandium s'accumulera progressivement dans les sols et les eaux souterraines, ce qui entraînera éventuellement une augmentation des concentrations chez les humains, les animaux et les particules du sol.

Chez les animaux aquatiques, le scandium provoque des dommages aux membranes cellulaires, ce qui a plusieurs influences négatives sur la reproduction et sur les fonctions du système nerveux.

R : Effets du scandium sur la santé :

Le scandium n'a aucun rôle biologique. Seules des traces atteignent la chaîne alimentaire, de sorte que l'apport quotidien moyen d'une personne est inférieur à 0,1 microgramme.

Le scadium n'est pas toxique, même si certains suggèrent que certains de ses composés pourraient être cancérigènes.

Le scandium est surtout dangereux dans l'environnement de travail, car l'humidité et les gaz peuvent être inhalés avec l'air. Cela peut provoquer des embolies pulmonaires, notamment lors d'une exposition à long terme. Le scandium peut constituer une menace pour le foie lorsqu’il s’accumule dans le corps humain.

R : Le scandium est distribué de manière clairsemée et est présent à l'état de traces dans de nombreux minéraux. Les minéraux rares de Scandinavie et de Madagascar tels que la thortvéitite, l'euxénite et la gadolinite sont les seules sources concentrées connues de cet élément. La thortvéitite peut contenir jusqu'à 45 % de scandium sous forme d'oxyde de scandium.

R : Le scandium-44 est un isotope médical prometteur pour l'imagerie par tomographie par émission de positons (TEP). La TEP permet aux médecins de mesurer l’activité des cellules du corps pour aider à identifier le cancer, les maladies cardiaques et d’autres affections. Le scandium-44 peut être produit par la désintégration radioactive du titane-44. Parce qu'il se désintègre beaucoup plus lentement que le scandium-44, le même lot de titane-44 peut produire suffisamment de scandium-44 pour de nombreuses années de TEP. Le défi consiste à séparer de manière fiable le scandium-44 du titane-44 dans les hôpitaux. Les chercheurs ont désormais une nouvelle solution. Ils ont utilisé une molécule organique appelée hydroxamate pour immobiliser le titane-44 sur une résine. Ensuite, ils ont fait passer un liquide conçu pour éliminer uniquement le scandium-44 à travers la résine. Ce processus peut être répété à mesure que davantage de scandium-44 est produit chaque jour.

R : Le scandium peut être trouvé dans un certain nombre de produits alimentaires tels que le noyer cendré, la noisette commune, la noix de coco et la noix de cajou, ce qui fait du scandium un biomarqueur potentiel pour la consommation de ces produits alimentaires.

R : Grâce à un processus de microalliage, le scandium peut contribuer à augmenter la résistance et la soudabilité d'une cellule en aluminium tout en générant d'importantes économies de carburant pour les exploitants de compagnies aériennes. Les alliages aluminium-scandium ont le potentiel de réduire les coûts de fabrication directs et de maximiser la capacité de fabrication et de réparation.

R : Le scandium est utilisé dans les alliages aluminium-scandium pour les composants de l'industrie aérospatiale et pour les équipements sportifs tels que les cadres de vélos, les cannes à pêche, les manches de fer de golf et les battes de baseball. L'iodure de scandium est utilisé dans les lampes à vapeur de mercure, qui sont utilisées pour reproduire la lumière du soleil dans les studios de l'industrie du cinéma et de la télévision.

R : Voici quelques avancées futures potentielles dans l’alliage de scandium :

● Impression 3D

Les poudres d’alliage Sc-Al pourraient être utilisées pour imprimer en 3D des structures métalliques complexes.

● Défense

Les alliages de scandium et d'aluminium pourraient remplacer le blindage en acier à haute résistance des plates-formes militaires et les alliages de titane de qualité aérospatiale dans les avions de combat.

● Léger

Les alliages de scandium pourraient réduire le poids des véhicules, ce qui pourrait améliorer l'économie de carburant.

● Piles à combustible à oxyde solide

Le scandium pourrait être utilisé dans les piles à combustible à oxyde solide pour des applications utilitaires et commerciales.

R : Oui, le scandium peut être allié à d’autres métaux pour former des alliages de scandium. L'alliage le plus courant est l'alliage aluminium-scandium, souvent appelé « alliage scandium-aluminium » ou simplement « alliage de scandium ». Cet alliage contient généralement un petit pourcentage de scandium, souvent compris entre 0,1 % et 0,5 %. L'ajout de scandium à l'aluminium peut améliorer certaines propriétés de l'alliage.

R : Le scandium peut affecter de manière significative la structure et les propriétés des alliages d’aluminium. Scandium peut :

● Améliorer la force

Le scandium peut renforcer l'aluminium de trois manières :

● Améliorer la soudabilité

Le scandium peut réduire les fissures à chaud dans les soudures et augmenter la résistance des soudures.

● Améliorer la résistance à la corrosion

Le scandium peut améliorer ou stabiliser la ductilité du matériau.

● Améliorer le comportement à la fatigue

Le scandium peut créer des alliages superplastiques pouvant se former à des vitesses de déformation allant jusqu'à 10− 2 s− 1.

R : Oui, les alliages de scandium sont entièrement recyclables. Ils peuvent être combinés avec d’autres alliages sans polluer les filières de recyclage. Cependant, il peut être plus économique de les séparer en fonction de leur valeur.