Gruppe 3: die Scandiumgruppe

Drei Elektronen jenseits des Edelgasrumpfes

Scandium ist [Ar] 3d¹ 4s² und Yttrium [Kr] 4d¹ 5s²: Zwei s-Elektronen und ein d-Elektron sitzen außerhalb eines Edelgasrumpfes. Alle drei abzugeben fällt leicht, daher sind die einzigen üblichen Ionen Sc³⁺ und Y³⁺, die in Oxiden wie Sc₂O₃ und Y₂O₃ vorkommen.

Sind diese drei Elektronen weg, bleiben keine d-Elektronen übrig, sodass die meisten ihrer Verbindungen weiß oder farblos sind, anders als die leuchtenden Verbindungen vieler Übergangsmetalle. Beide Elemente verhalten sich auch sehr ähnlich wie die Lanthanoide, die ebenfalls die Ladung 3+ bevorzugen.

Scandium und Yttrium im Vergleich

Mit nur zwei vollen Mitgliedern ist der Trend kurz. Yttrium ist dichter, 4,469 g/cm³ gegenüber 2,989 g/cm³ bei Scandium, und seine Elektronegativität ist niedriger, 1,22 gegenüber 1,36. Ihre Schmelzpunkte sind fast gleich: 1814 K bei Scandium und 1799 K bei Yttrium. Scandium ist für ein Übergangsmetall leicht, nur etwas dichter als Aluminium (2,7 g/cm³).

Wo du Gruppe 3 begegnest

Ein wenig Scandium verstärkt Aluminiumlegierungen für Fahrradrahmen, Baseballschläger und Flugzeugteile, und Scandiumiodid gibt manchen Stadionlampen ein tageslichtähnliches Leuchten. Yttrium-Aluminium-Granat ist der Kristall in vielen Lasern und im Leuchtstoff, der blaues LED-Licht weiß macht, und ein Yttrium-Barium-Kupferoxid war der erste Supraleiter, der bei Kühlung mit flüssigem Stickstoff funktionierte.

Zusammen mit den Lanthanoiden zählen Scandium und Yttrium zu den Seltenerdmetallen. Yttrium ist nach Ytterby benannt, einem schwedischen Dorf, das auch Ytterbium, Terbium und Erbium seinen Namen gab.

Was steht unter Yttrium?

Chemiker streiten noch immer darüber, welche Elemente die Gruppe 3 vervollständigen. Viele Lehrbücher setzen Lanthan (57) und Actinium (89) unter Yttrium, während viele Chemiker heute Lutetium (71) und Lawrencium (103) bevorzugen, weil mehrere Eigenschaften dann den Scandium-Yttrium-Trend glatter fortsetzen. Diese Website führt beide Reihen in ihren eigenen Zeilen, und die Spalte der Gruppe 3 zeigt für jede einen Platzhalter.