№21 Скандий

История открытия:

Элемент, предсказанный в 1870 году Д. И. Менделеевым под названием "экабор", был открыт в 1879 г. шведским химиком Л. Нильсоном, который назвал элемент скандием в честь Скандинавии. Однако Нильсон неправильно оценил свойства скандия, считая его четырехвалентным элементом. Все поставил на свои места его соотечественник П. Клеве, который пришел к выводу, что скандий есть "экабор" Менделеева. 19 августа 1879 г. он написал русскому ученому: "Имею честь сообщить Вам, что Ваш элемент экабор выделен. Это скандий, открытый Л. Нильсоном весной этого года".

Получение:

Содержание скандия в земной коре 6*10^-4%, основные минераллы: тортвейтит Sc₂Si₂O₇ и стереттит ScPO₄*H₂O.
Получают скандий восстановлением ScF₃ или ScCl₃ металлическим кальцием с последующей перегонкой в вакууме.

Физические свойства:

Скандий - легкий металл с характерным желтым отливом, который появляется при контакте металла с воздухом. Металлический скандий имеет удельный вес 2,99 г/см³ при 20°С (легкий металл), плавится при 1539°С, кипит при 2727°С, хрупок, слабо парамагнитен.

Химические свойства:

Скандий - активный, легко окисляющийся металл, разлагающий воду при нагревании, легко растворяющийся при нормальной температуре в разбавленных кислотах с образованием солей и выделением водорода:
Sc + 3H₂O = Sc(OH)₃ + 3/2H₂         2Sc + 3H₂SO₄ = Sc₂(SO₄)₃ + 3H₂
При нагревании металлический скандий взаимодействует с кислородом, хлором, бромом, йодом, серой и азотом с образованием соответственно Sc₂O₃, ScCl₃, ScBr₃, ScI₃, Sc₂S₃, ScN.
В соединениях проявляет степень окисления +3 (редко +2). В растворах скандий находится либо в виде катионов Sc³⁺, либо в составе комплексных анионов: [ScF₄]^-, [ScF₅]^2- и т.д. Свойства многих соединений скандия близки к свойствам аналогичных соединений алюминия.

Важнейшие соединения:

Оксид скандия Sc₂O₃, получают при нагревании металла в атмосфере кислорода, а также прокаливанием на воздухе гидроксида, нитрата, карбоната или оксалата скандия. Он представляет собой рыхлый белый порошок или бесцветные кубические кристаллы. После сильного прокаливания Sc₂O₃ плохо растворяется в концентрированной HCl. При сплавлении с оксидами щелочных и щелочноземельных металлов образует скандиаты, напр., LiScO₂. Оксид скандия используют в производстве ферритов, люминофоров, стекла и керамики.
Гидроксид скандия Sc(OH)₃, получают обработкой растворов солей скандия щелочами:
Sc(NO₃)₃ + 3NaOH = Sc(OH)₃ + 3NaNO₃
Гидроксид скандия можно выделить в виде белого аморфного порошка или в виде бесцветных кубических гранецентрированных кристаллов, а также в виде студнеобразного белого осадка, трудно растворимого в воде.
Амфотерный гидроксид с преобладанием основных свойств, в концентрированных растворах щелочей образует гидроксоскандиаты, например: Na₃[Sc(OH)₆].
Хлорид скандия ScCl₃, получают действием сухого хлора на металлический скандий при нагревании, на сульфиды, карбиды скандия или смесь Sc₂O₃ c углем. Он представляет собой бесцветные ромбоэдрические кристаллы, растворимые в спирте и гидролизующиеся легче, чем хлориды редкоземельных металлов.
Сульфид скандия Sc₂S₃, получают действием паров серы на металлический скандий, обработкой сероуглеродом оксида скандия или нагреванием безводного сульфата скандия в атмосфере сероводорода. Sc₂S₃ - желтое твердое вещество; устойчив на воздухе, гидролизуется кипящей водой:
Sc₂S₃+6HOH=2Sc(OH)₃+3H₂S.
Гидриды скандия получают взаимодействием скандия с недостатком (ScH₂) или избытком (ScH₃) водорода при нагревании. Твердые вещества серого цвета, электропроводны.
Карбид скандия Sc₄C₃, образуется в виде черных гексагональных кристаллов восстановлением оксида скандия углем при нагревании. Компонент металлокерамики.

Применение:

Компонент легких сплавов с высокой прочностью и коррозионной стойкостью, нейтронный фильтр в ядерной технике.

Абрамова Т.