スカンジウムの基本的な特性や歴史、化学的性質に関する10問のクイズを用意しました。スカンジウムは周期表の3族に属する希少金属で、化合物の形で自然界に微量ながら広く分布しています。この希少性とユニークな化学的振る舞いから、航空機用アルミニウム合金や核医学応用など、様々な分野での活用が期待されています。この記事では、スカンジウムの基礎知識について楽しみながら学べるクイズを通して、その魅力に迫ります。
Q1 : スカンジウムの天然に存在する安定同位体はどれか？ ^44Sc ^46Sc ^45Sc ^47Sc
天然に存在するスカンジウムの唯一の安定同位体は^45Scです。したがって選択肢の中で安定な同位体は^45Scであり、他の^44Sc、^46Sc、^47Scは放射性同位体です。^46Scは比較的長寿命の放射性同位体で工業的トレーサーとして用いられることがあり、^44Scや^47Scは医療応用の研究対象として注目されていますが、自然界で安定に存在するのは^45Scのみです。
Q2 : スカンジウムを最初に発見したのは誰で、発見年はいつか？ ハンフリー・デービー（1808年） ラーシュ・フレドリク・ニルソン（1879年） カール・ヴェーラント（1923年） クレーブ（1890年）
スカンジウムは1879年にスウェーデンの化学者ラーシュ・フレドリク・ニルソン（Lars Fredrik Nilson）によって発見されました。ニルソンは鉱石の分析を通じて未知の元素を分離し、当初はスカンジウムという名前もスカンジナビアに由来して命名されました。発見当時はごく微量しか得られなかったため純粋単体の取得には時間を要しましたが、その後の研究で化学的性質や化合物が明らかになっています。}}
Q3 : スカンジウムの主要な鉱石はどれか？ エウクセナイト（euxenite） バストネサイト（bastnäsite） モナザイト（monazite） ソルトヴェイト石（thortveitite）
スカンジウムの主要鉱石として最も知られているのはソルトヴェイト石（thortveitite）です。化学式は一般にSc2Si2O7で、ノルウェーやマダガスカルなどで産出します。スカンジウムは単独で濃集することが稀で、希土類鉱物やウラン鉱物など中に微量に含まれることが多いですが、ソルトヴェイト石は例外的に比較的高い濃度でScを含む鉱石として重要です。工業的供給は通常副産物から得られることが多い点も特徴です。
Q4 : スカンジウムの基底状態の電子配置はどれか？ [Ar] 3d1 4s2 [Ar] 4s2 3d2 [Ne] 3s2 3p6 [Kr] 4d1 5s2
スカンジウムの基底状態の電子配置は[Ar] 3d1 4s2です。これはアルゴンの電子配置をコアとして、その外側に3つの電子（3d軌道に1個、4s軌道に2個）があることを示します。この配置は原子の化学的性質、特にイオン化や化学結合の仕方に大きく影響し、スカンジウムが一般に+3の酸化数を取る理由の一端となります。電子配置は周期表での位置（第4周期、3族）と整合します。
Q5 : スカンジウムを微量添加したアルミニウム合金において主に期待される効果はどれか？ 耐食性の大幅な向上 強度と耐粒界安定性の向上 電気伝導率の増加 磁性の付与
スカンジウムをごく微量（数百ppm程度）アルミニウム合金に添加すると、Al3Scという細かい析出相が形成され、粒子強化と粒界安定化が進みます。その結果、引張強さや降伏強度、耐クリープ性などの機械的性質が向上し、溶接後の組織安定性も改善されます。耐食性や電気伝導率の顕著な向上は主目的ではなく、磁性も発現しないため、強度向上が最大の利点です。
Q6 : 周期表におけるスカンジウムの位置はどれか？ 2族 第4周期（アルカリ土類金属） 3族 第5周期 3族 第4周期 4族 第4周期
スカンジウムは周期表で3族（過渡金属の一員）第4周期に位置します。原子番号21で、窒素や酸素の周期とは異なる遷移金属系列に属し、同族にはイットリウム（Y）などが含まれます。この位置付けは電子配置[Ar] 3d1 4s2と一致し、化学的性質としては典型的な3価のイオンを形成しやすいことが特徴です。周期表の位置は元素の反応性や結合傾向を理解する上で重要です。
Q7 : 地殻中でのスカンジウムの存在割合（概算）はどれに最も近いか？ 0.0002%（約2 ppm） 0.000022%（約0.22 ppm） 0.02%（約200 ppm） 0.0022%（約22 ppm）
スカンジウムは地殻中に比較的希少に分布しており、存在割合は約22 ppm、すなわち約0.0022%と見積もられています。これは銅や鉄ほど豊富ではないものの、多くの元素よりは少ない程度の濃度です。スカンジウムは特定の鉱石では濃集する場合があるものの、一般には希土類やウラン鉱床の副産物として回収されることが多く、純粋な大規模鉱山が少ない点も特徴です。
Q8 : スカンジウムの元素記号は何か？ Sc Sd Sm Sg
スカンジウムの元素記号はScです。元素名の由来は「スカンジナビア（Scandinavia）」で、1879年にラーシュ・フレドリク・ニルソンらによって発見され命名されました。Scは周期表で21番の元素に対応し、遷移金属に分類されます。記号の「Sc」は英語名のScandiumの頭文字に由来し、化学式や合金名、分析データなどで広く用いられます。元素記号は化学元素を短く示す国際的標準であり、Scはスカンジウムを一貫して表します。
Q9 : スカンジウムの原子番号はどれか？ 20 21 22 23
スカンジウムの原子番号は21です。原子番号21は核内の陽子数を表し、これにより元素の識別が行われます。周期表では21番元素はカルシウム（20）の次で、チタン（22）の前に位置します。電子配置は[Ar] 3d1 4s2で、外殻に3つの電子を持ちますが、化学的には3価の陽イオン（Sc3+）を取りやすい性質があります。原子番号は元素の化学的性質や周期的位置を決定する基本量です。
Q10 : スカンジウムで最も一般的な酸化数はどれか？ +1 +2 +3 +4
スカンジウムの最も一般的な酸化数は+3です。元素記号Scの電子配置[Ar] 3d1 4s2から容易に分かるように、外側の3個の電子を失ってSc3+となることで安定な希ガス状態に近くなります。Sc3+イオンは化学的に非常に安定で、多くの化合物（酸化物Sc2O3、塩化物ScCl3など）で見られます。+1や+2の酸化数はほとんど観察されず、+3が支配的であることがスカンジウム化学の基本です。
まとめ
いかがでしたか？ 今回はスカンジウムクイズをお送りしました。
今回はスカンジウムクイズを出題しました。
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