Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


СКАНДИЙ

СКАНДИЙ (Scandium) Sc, хим. элемент III гр. периодич. системы, ат. н. 21, ат. м. 44,9559; относится к редкоземельным элементам. Известен один прир. стабильный изотоп 45Sc. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 1,66·10-21 м2. Конфигурация внеш. электронных оболочек атома 3d14s2; устойчивая степень окисления + 3, редко + 1, + 2; энергии ионизации при последоват. переходе от Sc0 к Sc3+ равны соотв. 6,5616, 12,80 и 24,76 эВ; сродство к электрону — 0,73 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,3; атомный радиус 0,164 нм, ионный радиус Sc3+ 0,089 нм (координац. число 6), 0,101 нм (8).

Скандий-рассеянный литофильный элемент, геохимически близок РЗЭ иттриевой группы, Mg, Аl, Мh, Zr и Ti. Среднее содержание скандия в земной коре 1 · 10-3 % по массе, концентрация скандия в речных водах 4·10-8 г/л. подземных (2,2-5) x x 10-8 г/л, в воде океанов -8·10-10 г/л. Известно более 120 минералов-носителей скандия. Собств. минералы скандия (очень редки): тортвейтит (Sc,Y)2Si2O7, баццит Sc2Be3Si6Ol8, джервисит NaScSi2О6, каскандит CaScSi3O8(ОН), кольбекит (эггонит) ScPO4 · 2Н2 О.

Свойства. Скандий-легкий серебристый металл с характерным желтым отливом, существует в двух кристаллич. модификациях: до 1336°С устойчива a-форма с гексагон. решеткой типа Mg, а = 0,33085 нм, с = 0;52680 нм, z=2, пространств группа Р63/ттс, рентгеновская плота. 2,989 г/см3; выше 1336°С существует b-форма с кубич. объемноцентрир. решеткой; DH перехода 4,01 кДж/моль; т. пл. 1541 °С, т. кип. 2837 °С; давление пара 10,24 Па (1541 °C;4072-1.jpg25,51 Дж/(моль·К); 4072-2.jpg 14,1 кДж/моль, 4072-3.jpg 377,7 кДж/моль, 4072-4.jpg: 314,2 кДж/моль;4072-5.jpg 34,77 Дж/(моль·К); температурный коэф. линейного расширения 1,18·10-5 К-1; r 5,141 x 10-7 ОМ·М· слабый парамагнетик, магн. восприимчивость +2,4·10-5 (290,4 К). Скандий-меткий металл, с чистотой 99,5% Sc и выше (в отсутствие О2) легко поддается мех. обработке: твердость по Бринеллю 390 МПа; модуль упругости 56,7 ГПа; модуль сдвига 29,4 ГПа; коэф. Пуассона 0,279.

По хим. св-вам скандий имеет как сходство с элементами III гр. (Al, Ga, In, РЗЭ), так и существ. различия. Скандий химически высокоактивен. На воздухе покрывается защитной пленкой Sc2O3 толщиной до 15-60 нм, заметное окисление на воздухе начинается при 250 °С, в атмосфере О2-при 200 °C С Н2 реагирует выше 450 °С с образованием гидрида ScHx, где x4072-6.jpg2, с N2-при 600-800 °С, давая нитрид ScN, с галогенами-при 400-600 °С с образованием ScHal3. Металлический скандий легко взаимод. с р-рами НС1, H2SO4, HNO3. Разб. р-ры NaOH (10% по массе) и смесь конц. HNO3 и HF (1:1) практически не взаимод. с Sc. Скандий реагирует с металлами (кроме Сг, V, Hf, Та), образуя интерметаллиды или твердые р-ры.

Оксид (сесквиоксид) Sc2O3 при обычном давлении существует в кубич. модификации (С-тип, см. табл.) или аморфном состоянии; при 1000°С и давлении 13 ГПа образуется моноклинная модификация (а = 1,3173 нм, b = 0,3194 нм, с = 0,7976 нм, b =100,67°, z = 6, плотн. 4,16 г/см3); устойчив к гидролизу, взаимод. с р-рами минер. к-т, с р-рами щелочей не реагирует; получают разложением гидрокси-да, нитрата, оксалата и др. соединений скандия при 400-500 °С (аморфный) или 800-1000 °С (кристаллич. Sc2O3). Образует скандиаты (MIScO2, MIISc2O4), смешанные оксиды (напр., 2Sc2O3-3ZrO2).

Гидроксиды скандия бесцветны, по составу и строению аналогичны гидроксидам Al, Fe и Ga; из р-ров солей скандия осаждается NH3 и щелочами при рН 3,9-8,5 аморфный Sc (ОН)3 · n H2 О с высокой степенью гидратации, на воздухе постепенно обезвоживается до Sc2О (ОН)4 и Sc2 О2 (ОН)2 x x 2H2О; подвержен старению с образованием мелких кристаллов. Кристаллич. Sc(OH)3 получен в гидротермальных условиях; решетка кубич. (а = 0,7888 нм, z = 8; плотн. 2,68 г/см3). Известен кристаллич. ScO(OH); при атм. давлении при 370 °С получена a-модификация с ромбич. решеткой типа a-АlO(ОН); не раств. в воде (7·10-5 г/л Sc2O3 при 25 °С), незначительно раств. в р-рах NH3 и щелочей.

Трифторид ScF3: устойчивая тритон. модификация образуется при получении ScF3 термич. разложением (NH4)3 ScF6 при 340-450 °С с послед. плавлением и охлаждением в атмосфере HF; претерпевает полиморфное превращ. при 1350°С; при обезвоживании ScF3·0,16H2O (осажденного из водных р-ров) в интервале 450-500 °С и перегонке в вакууме ScF3 (полученного р-цией Sc с HF под давлением) образуется устойчивая кубич. модификация (а = 0,40137 нм, пространств. группа Pm3m); метастабильная ромбич. модификация получена при нагр. ScF3 при 430 °С и давлении 1000 Па; не раств. в воде (~ 10-5 г в 100 г воды при 20°С), раств. в жидком HF (0,011 г в 100 г HF при О °С); при нагр. во влажном воздухе выше 300 °С последовательно превращ. в ScOF и Sc2O3.

Трихлорид ScCl3 хорошо раств. в воде (43,2% по массе при 25 °С), спиртах, ацетоне, глицерине; образует кристаллогидраты ScCl3 · n Н2 О, где n = 6,5, аддукты с азот- и кислородсодержащими орг. лигандами и др. Получают ScCl3 хлорированием Sc2O3 хлором в присут. угля при 1000°С, с добавкой серы при 1200°С, смесью Сl2 и S2Cl2 при 800 °С или CCl4 при 750-800 °C. Известны также гидроксо- и оксо-хлориды Sc(OH)Cl·nН20, где n = 4, 3, 1, SсОСl·Н2O.

4072-7.jpg

Ортофосфат ScPO4 не раств. в воде (3,4·106 моль/л при 25°С), раств. в соляной к-те (1,0·10-3-4,0·10-4 моль/л при 25°С) и разб. H2SO4 (0,5·10-2-1,2·10-3 моль/л при 25 °С); получают взаимод. Sc2O3 с конц. Н3РО4 при 400 °С или с (МН4)2НРО4 при 950-1200 °С, разложением Sс2(НРО3)3. Полифосфат скандия [Sc(PO3)3]n не раств. в воде (0,2·10-5 моль/л при 25 °С), незначит.'раств. в соляной и бромистоводородной к-тах.

Р-римые в воде соединения скандия-хлорид, нитрат, перхлорат, сульфат, ацетат и др.; гидролизуются водой, выделяются в виде гидратов.

Получение. Осн. источники получения скандия-отходы произ-в W, Sn, Al, Ti, V, а также чугуна, При гидро- и пирометаллургич. переработке руд скандия концентрируется в отвалах или шлаках (содержание Sc2O3 0,01-0,5%). Отходы и шлаки обычно вскрывают кислотным методом. Наиб. эффективный метод концентрирования и очистки скандия - экстракция. Компактный металл (99,5% Sc и выше) получают каль-циетермич. восстановлением SсСl3 или ScF3 с послед, перегонкой металла в высоком вакууме (~1,3·10-4 Па) при 1600-1700 °C.

Скандий-компонент легких сплавов с высокой прочностью и коррозионной устойчивостью на основе Mg, Al, Ti, легирующая добавка к сплавам на основе Ni, Со, Сr, Mo, W, Zr и др., геттер. Оксид скандия применяют в произ-ве ферритов для запоминающих устройств в ЭВМ, искусств. гранатов, эмиттеров (на основе 3ВаО · 2Sc2O3) для электровакуумных приборов, твердых электролитов (вместе с ZrO2), как компонент керамич. материалов и огнеупорных покрытий и др. Ортофосфат скандия-основа флуоресцирующих составов, активированных Сu, Мn и др.

Существование скандия предсказано Д. И. Менделеевым в 1870; он открыт Л.Нильсоном в 1879.

Лит.: Мельников П. П., Комиссарова Л. Н., "Координац. химия", 1988, т. 14, № 7, с. 875-99; Минерально-сырьевые ресурсы скандия и технология извлечения. Сборник обзорной информации Министерства геологии СССР, М., 1989; Scandium, L.-[a.o.], 1975. Л. Н. Комиссарова.

Еще по теме:

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн