21 Скандій
Історія відкриття:
Зміст скандію у земній корі 6*10 -4 %, основні мінерали: тортвейтит Sc2Si2O7 та стереттит ScPO4*H2O. Отримують скандій відновленням ScF3 або ScCl3 металевим кальцієм з подальшою перегонкою у вакуумі.
Фізичні властивості:
Скандій - легкий метал із характерним жовтим відливом, що з'являється при контакті металу з повітрям. Металевий скандій має питому вагу 2,99 г/см 3 при 20°С (легкий метал), плавиться при 1539°С, кипить при 2727°С, тендітний, слабо парамагнитен.
Хімічні властивості:
Скандій - активний метал, що легко окислюється, розкладає воду при нагріванні, легко розчиняється при нормальній температурі в розведених кислотах з утворенням солей і виділенням водню: Sc + 3H2O = Sc(OH)3 + 3/2H2 2Sc + 3H2SO4 = Sc2( SO4)3 + 3H2 При нагріванні металевий скандій взаємодіє з киснем, хлором, бромом, йодом, сіркою та азотом з утворенням відповідно Sc2O3, ScCl3, ScBr3, ScI3, Sc2S3, ScN. У сполуках виявляє ступінь окислення +3 (рідко +2). У розчинах скандій знаходиться у вигляді катіонів Sc 3+ , або у складі комплексних аніонів: [ScF4] - , [ScF5] 2- і т.д. Властивості багатьох сполук скандію близькі до властивостей аналогічних сполук алюмінію.
Найважливіші сполуки:
Оксид скандію Sc2O3 отримують при нагріванні металу в атмосфері кисню, а також прожарюванням на повітрі гідроксиду, нітрату, карбонату або оксалату скандію. Він є пухким білим порошком або безбарвними кубічними кристалами. Після сильного прожарювання Sc2O3 погано розчиняється у концентрованій HCl. При сплавленні з оксидами лужних та лужноземельних металів утворює скандіати, напр., LiScO2. Оксид скандію використовують у виробництвіферитів, люмінофорів, скла та кераміки. Гідроксид скандію Sc(OH)3, отримують обробкою розчинів солей скандію лугами: Sc(NO3)3 + 3NaOH = Sc(OH)3 + 3NaNO3 Гідроксид скандію можна виділити у вигляді білого аморфного порошку або вигляді безбарвних кубічних гранецентрованих кристалів, а також у вигляді студнеподібного білого осаду, що важко розчиняється у воді. Амфотерний гідроксид з переважанням основних властивостей у концентрованих розчинах лугів утворює гідроксоскандіати, наприклад: Na3[Sc(OH)6]. Хлорид скандію ScCl3, одержують дією сухого хлору на металевий скандій при нагріванні, на сульфіди, карбіди скандію або суміш Sc2O3 з вугіллям. Він є безбарвними ромбоедричними кристалами, розчинними в спирті і гідролізуючими легше, ніж хлориди рідкоземельних металів. Сульфід скандію Sc2S3, одержують дією парів сірки на металевий скандій, обробкою сірковуглецем оксиду скандію або нагріванням безводного сульфату скандію в атмосфері сірководню. Sc2S3 – жовта тверда речовина; стійкий на повітрі, гідролізується окропом: Sc2S3+6HOH=2Sc(OH)3+3H2S. Гідриди скандію отримують взаємодією скандію з нестачею (ScH2) або надлишком (ScH3) водню при нагріванні. Тверді речовини сірого кольору, електропровідні. Карбід скандія Sc4C3 утворюється у вигляді чорних гексагональних кристалів відновленням оксиду скандія вугіллям при нагріванні. Компоненти металокераміки.
Застосування:
Компонент легких сплавів із високою міцністю та корозійною стійкістю, нейтронний фільтр у ядерній техніці.