химический каталог




СКАНДИЙ

Автор Химическая энциклопедия г.р. Н.С.Зефиров

СКАНДИЙ (Scandium) Sc, химический элемент III гр. периодической системы, атомный номер 21, атомная масса 44,9559; относится к редкоземельным элементам. Известен один природные стабильный изотоп 45Sc. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 1,66•10-21 м2. Конфигурация внешний электронных оболочек атома 3d14s2; устойчивая степень окисления + 3, редко + 1, + 2; энергии ионизации при последоват. переходе от Sc0 к Sc3+ равны соответственно 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 СКАНДИЙ в земной коре 1 • 10-3 % по массе, концентрация СКАНДИЙ 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 СКАНДИЙ Собств. минералы СКАНДИЙ (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; температура плавления 1541 °С, температура кипения 2837 °С; давление пара 10,24 Па (1541 °C;25,51 Дж/(моль•К); 14,1 кДж/моль, 377,7 кДж/моль, : 314,2 кДж/моль; 34,77 Дж/(моль•К); температурный коэффициент 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 механические обработке: твердость по Бринеллю 390 МПа; модуль упругости 56,7 ГПа; модуль сдвига 29,4 ГПа; коэффициент Пуассона 0,279.

По химический свойствам 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 °С. С Н2 реагирует выше 450 °С с образованием гидрида ScHx, где x2, с N2-при 600-800 °С, давая нитрид ScN, с галогенами-при 400-600 °С с образованием ScHal3. Металлический СКАНДИЙ легко взаимодействие с растворами НCl, H2SO4, HNO3. Разб. растворы NaOH (10% по массе) и смесь конц. HNO3 и HF (1:1) практически не взаимодействие с Sc. СКАНДИЙ реагирует с металлами (кроме Сг, V, Hf, Та), образуя интерметаллиды или твердые растворы.

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, плотность 4,16 г/см3); устойчив к гидролизу, взаимодействие с растворами минеральных кислот, с растворами щелочей не реагирует; получают разложением гидрокси-да, нитрата, оксалата и др. соединений СКАНДИЙ при 400-500 °С (аморфный) или 800-1000 °С (кристаллич. Sc2O3). Образует скандиаты (MIScO2, MIISc2O4), смешанные оксиды (например, 2Sc2O3-3ZrO2).

Гидроксиды СКАНДИЙ бесцветны, по составу и строению аналогичны гидроксидам Al, Fe и Ga; из растворов солей СКАНДИЙ 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. Кристаллическая Sc(OH)3 получен в гидротермальных условиях; решетка кубич. (а = 0,7888 нм, z = 8; плотность 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 растворим в воде (7•10-5 г/л Sc2O3 при 25 °С), незначительно растворим в растворах NH3 и щелочей.

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

Трихлорид ScCl3 хорошо растворим 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 органическое лигандами и др. Получают ScCl3 хлорированием Sc2O3 хлором в присутствии угля при 1000°С, с добавкой серы при 1200°С, смесью Сl2 и S2Cl2 при 800 °С или CCl4 при 750-800 °С. Известны также гидроксо- и оксо-хлориды Sc(OH)Cl•nН20, где n = 4, 3, 1, SсОСl•Н2O.

Ортофосфат ScPO4 не растворим в воде (3,4•106 моль/л при 25°С), растворим в соляной кислоте (1,0•10-3-4,0•10-4 моль/л при 25°С) и разбавленый H2SO4 (0,5•10-2-1,2•10-3 моль/л при 25 °С); получают взаимодействие Sc2O3 с конц. Н3РО4 при 400 °С или с (МН4)2НРО4 при 950-1200 °С, разложением Sс2(НРО3)3. Полифосфат СКАНДИЙ [Sc(PO3)3]n не растворим в воде (0,2•10-5 моль/л при 25 °С), незначительной"раств. в соляной и бромистоводородной кислотах.

Растворимые в воде соединения СКАНДИЙ-хлорид, нитрат, перхлорат, сульфат, ацетат и др.; гидролизуются водой, выделяются в виде гидратов.

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

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 СКАНДИЙ применяют в производстве 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 СКАНДИЙ-основа флуоресцирующих составов, активированных Сu, Мn и др.

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

Литература: 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.

Химическая энциклопедия. Том 4 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
северодвинск сайдинг
сколько длится операция пупочной грыжи у взрослых
Atmos DC 22S
оборудование для такси в спб

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(05.12.2016)