ИСТОРИЯ

ЗАЙМЕМСЯ
ХИМИЕЙ


Название: Скандий (scandium)
Порядковый номер: 21
Группа: iii
Период: 4
Электронное строение: 3d1 4s2
Атомная масса: 44,95591
Электроотрицательность: 1,36
Температура плавления: 1541?С
Температура кипения: 2830?С
Плотность (г/см3): 3
Характерные степени окисления: +3
Цвет элемента: Серебристо-желтый
Кем открыт: Ларс Нильсон
Год открытия: 1879
Страна открытия: Швеция;
Кристалическая структура:
гексагональная

Скандий (лат. scandium), sc, химический элемент iii группы периодической системы Менделеева: атомный номер 21, атомная масса 44,9559; лёгкий металл с характерным жёлтым отливом, который появляется при контакте металла с воздухом. Известен один природный стабильный изотоп 45 sc. Из 10 искусственных радиоактивных изотопов важнейший 46 sc с периодом полураспада 84 сут. С. был предсказан Д. И. Менделеевым в 1870 и выделен в 1879 Л. Ф. Нильсоном из минералов гадолинита и эвксенита, найденных в Скандинавии (лат. scandia), отсюда и название элемента.

Распространение в природе. Среднее содержание С. в земной коре (кларк) 2,2 ? 10 -3 % по массе. В горных породах содержание С. различно: в ультраосновных 5 ? 10 -4 , в основных 2,4 ? 10 -3 , в средних 2,5 ? 10 -4 , в гранитах и сиенитах 3 . 10 -4 ; в осадочных породах (1—1,3) . 10 -4 . С. концентрируется в земной коре в результате магматических, гидротермальных и гипергенных (поверхностных) процессов. Известно два собственных минерала С. — тортвейтит и стерреттит; они встречаются чрезвычайно редко. В целом С. — типичный рассеянный элемент , слабый мигрант. Содержание С. в морской воде 4 ? 10 -5 г/л.

Физические и химические свойства. С. существует в двух кристаллических модификациях: a и b ; при обычной температуре устойчива a - модификация с гексагональной решёткой (а = 3,3080 å и с = 5,2653 å), выше 1350 °С — b -модификация с кубической объёмноцентрированной решёткой. Плотность С. в а-форме при 25 °С 3,020 г/см 3 , атомной радиус 1,64 å, ионный радиус 0,75 å, t пл 1539 ± 5 °С, t kип 2700 °c, выше 1600 °С летуч. При 25 °С удельная теплоёмкость 25,158 кдж/ ( кг . К ) [6,01 ккал/ ( г ? °С)], удельное электрическое сопротивление (54—70,7) . 10 -6 ом ? см, С. слабый парамагнетик, его атомная магнитная восприимчивость 236-10 -6 (20 °С). sc — первый переходный элемент с одним 3d электроном; конфигурация внешних электронов атома 3d 1 4s 2 .

С.— мягкий металл, в чистом состоянии легко поддаётся обработке — ковке, прокатке, штамповке.

По хим. поведению сходен с др. переходными элементами в степени окисления +3 (например, ti 3+ , fe 3+ , Мп 3+ ), элементами подгруппы al, be, а также элементами иттриевой подгруппы, вместе с которыми его иногда относят к редкоземельным элементам . На воздухе покрывается защитной окисной плёнкой толщиной до 600 ? , заметное окисление начинается при 250 °С. При взаимодействии с водородом (450 °С) образуется гидрид sch 2 , с азотом (600—800 °С) — нитрид scn, с галогенами (400—600 °С) — соединения типа scci 3 ; С. реагирует также с бором и кремнием при температуре выше 1000 °С. Металл легко растворяется в соляной, азотной и серной кислотах (с понижением концентрации кислоты скорость растворения С. резко падает и с 0,001 н. растворами он не реагирует). Соли соляной, серной, азотной, роданистоводородной и уксусной кислот хорошо растворяются в воде, а соли фосфорной, щавелевой и плавиковой кислот мало растворимы; некоторой летучестью обладают ацетилацетонат и его фторпроизводные. На С. практически не действуют разбавленные растворы naoh (10%) и смесь концентрированных hno 3 и hf (1: 1). В воде соединения С. заметно гидролизуются с образованием основных солей. Ионы sc 3+ склонны к полимеризации, образованию комплексных ионов различного типа, состав которых зависит от природы аниона и ph среды, например sc (co 3 ) - 2 , sc (so 4 ) 3- 3 . Основные соли в растворе легко переходят в аморфную гидроокись.

Получение и применение. С. преимущественно в виде окислов извлекают попутно при гидро- и пирометаллургической переработке вольфрамовых, оловянных, титановых, урановых руд и бокситов. Окислы хлорируют или фторируют при повышенной температуре, а затем компактный металлический С. (выход ~ 99,5°о) получают термическим восстановлением его хлорида или фторида металлическим кальцием с последующей дистилляцией (возгонкой) sc в высоком вакууме 133,3 ? 10 -6 н/м 2 (10 -6 мм рт. cm. ) при 1600—1700 °С.

Масштабы применения С. весьма ограничены. Окись С. идёт на изготовление ферритов для элементов памяти быстродействующих вычислительных машин. Радиоактивный 46 sc используется в нейтронно-активационном анализе и в медицине. Сплавы С., обладающие небольшой плотностью и высокой температурой плавления, перспективны как конструкционные материалы в ракето- и самолётостроении, а ряд соединений С. может найти применение при изготовлении люминофоров, оксидных катодов, в стекольном и керамических производствах, в химической промышленности (в качестве катализаторов) и в других областях.

Лит.: Борисенко Л. Ф., Скандий, М, 1961; Фаворская Л. В., Химическая технология скандия, А.-А., 1969; Коган Б. И., Названова В. А., Скандий, М., 1961; Справочник но редким металлам, пер. с англ., М., 1965; vickery r. С., the chemistry of yttrium and scandium, oxf., 1960.

Л. Н. Комиссарова

Назад



(С) Дистанционный творческий конкурс-проект "Моя Веб-страница", 2005
(С) Хмелев Алексей, 2005
http://www.eidos.ru/project/all/web/index.htm