Современная металлургическая промышленность производит почти все известные металлы

Глава 12. СКАНДИЙ
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Элемент с атомным номером 21 "экабор" и его свойства предсказал в 1871 г. Д.И.Менделеев. Открыл элемент шведский химик Нильсон в 1879 г., ра­ботая над извлечением редкоземельного элемента иттербия из минерала гадолинита. Металлический скандий 94-98 %-ной чистоты получен в 1937 г. Фише­ром электролизом расплавленного хлорида скандия.
Свойства скандия
Скандий - элемент ША подгруппы Периодической системы химических эле­ментов. В природе известен один стабильный изотоп ⁴⁵8с; известно 12 искус­ственных радиоактивных изотопов.
Ниже приведены некоторые физические свойства скандия:
Атомная масса 44,9559
Плотность, г/см³ 2,989
Тип и параметры решетки, нм: гексагональная, а = 0,33085,
с = 0,5268; ОЦК (выше 1337 ⁰С) Температура, °С:
плавления 1541
кипения 2836
Удельная теплоемкость, Дж/(моль• К), при t, °С:
25 25,52
1500 39,80
Теплопопроводность, В/(см•К) 0,157
Твердость по Бринеллю, МПа 390
Удельное электросопротивление поликристаллического
образца р ₂₅⁰_с, мкОм•см 41-51
Компактный скандий - серебристо-белый металл. Непосредственно реагирует с кислородом, галогенами, серой, углеродом. На воздухе образующаяся на по­верхности металла пленка предотвращает дальнейшее окисление. С азотом реа­гирует выше 500 °С с образованием нитрида SсN. При нагревании вытесняет во­дород из воды, легко растворяется в минеральных кислотах, за исключением хромовой и плавиковой кислот, медленно реагирует с концентрированным рас­твором гидроксида натрия. Радиус иона Sс³⁺ (0,083 нм по Н.В.Белову и Г.В.Бокию) меньше, чем радиус иона Y³⁺ (0,097 нм) и трехзарядных ионов РЗЭ (0,088 - 0,103 нм). Поэтому в соединениях скандия выражено стремление к ги­дролизу сильнее, чем в аналогичных соединениях РЗЭ. Скандий склонен к обра­зованию двойных и комплексных соединений с анионами и нейтральными лигандами в большей мере, чем РЗЭ.
С металлами I, II, VII, VIII побочных подгрупп и II, III, IV, V главных подгрупп Периодической системы элементов скандий образует интерметалличес­кие соединения типа SсМе, Sс₂Ме, SсМе₂, SсМе₃ и другие.
Элементы III, IV, V и VI побочных подгрупп образуют со скандием эвтекти­ки или области несмешиваемости в жидком состоянии, проявляется раствори­мость в твердом состоянии.
Свойства соединений скандия
Скандий образует соединения, отвечающие степени окисления элемента +3. Другие степени окисления нехарактерны для скандия.
Оксид и гидроксид скандия. Оксид Sс₂О₃ - белое вещество, образующееся при окислении скандия кислородом, термическом разложении гидроксида, карбо­ната, оксалата, сульфата, нитрата скандия. t_пл = 2480 °С, плотность 3,86 г/см³. В воде малорастворим. Хорошо растворяется в концентрированных минеральных кислотах.
Гидроксид скандия Sс(ОН)₃ - аморфное соединение. Осаждается действием на растворы солей скандия растворами аммиака или щелочей; рН начала выделения 4,9. Растворим в растворах щелочей, карбонатов аммония, щелочных металлов; растворимость резко снижается в присутствии малорастворимых гидроксидов железа, марганца и др.
Карбонат скандия. Для скандия характерно образование основных карбонатов [Sс(ОН)m(СО₃)_3-m •ЗН₂О, растворимых в растворах (NН₄)₂СО₃ и Nа₂СО₃ лучше, чем аналогичные соединения РЗЭ.
Нитрат скандия Sс(NО₃)₃ • 4Н₂О - хорошо растворимая соль; растворимость в воде: 61,27 % (при 15 °С), 67,60 % (при 50 °С).
Сульфат скандия Sс₂(SО₄)₃ образует гидраты с 2; 4; 5 и 6 молекулами воды. Растворимость в воде 28,53 % (при 25 °С). С сульфатами щелочных ме­таллов образует соединения Me[Sс(SО₄)₂] или Мe[Sc(SО₄)₃], К₃(Sc(SО₄)₃] в 20 раз менее растворим в растворе К₂5О₄, чем аналогичные соединения элементов иттриевой подгруппы РЗЭ.