СКАНДИЙ

СКАНДИЙ (Scandium) Sc, хим. элемент III гр. периодич. системы, ат. н. 21, ат. м. 44,9559; относится к редкоземельным элементам. Известен один прир. стабильный изотоп 45Sc. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 1,66·10-21 м2. Конфигурация внеш. электронных оболочек атома 3d14s2; устойчивая степень окисления + 3, редко + 1, + 2; энергии ионизации при последоват. переходе от Sc0 к Sc3+ равны соотв. 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 скандия в земной коре 1 · 10-3 % по массе, концентрация скандия 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 скандия. Собств. минералы скандия (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; т. пл. 1541 °С, т. кип. 2837 °С; давление пара 10,24 Па (1541 °C;4072-1.jpg25,51 Дж/(моль·К); 4072-2.jpg 14,1 кДж/моль, 4072-3.jpg 377,7 кДж/моль, 4072-4.jpg: 314,2 кДж/моль;4072-5.jpg 34,77 Дж/(моль·К); температурный коэф. 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 мех. обработке: твердость по Бринеллю 390 МПа; модуль упругости 56,7 ГПа; модуль сдвига 29,4 ГПа; коэф. Пуассона 0,279.

По хим. св-вам 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 °C С Н2 реагирует выше 450 °С с образованием гидрида ScHx, где x4072-6.jpg2, с N2-при 600-800 °С, давая нитрид ScN, с галогенами-при 400-600 °С с образованием ScHal3. Металлический скандий легко взаимод. с р-рами НС1, H2SO4, HNO3. Разб. р-ры NaOH (10% по массе) и смесь конц. HNO3 и HF (1:1) практически не взаимод. с Sc. Скандий реагирует с металлами (кроме Сг, V, Hf, Та), образуя интерметаллиды или твердые р-ры.

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, плотн. 4,16 г/см3); устойчив к гидролизу, взаимод. с р-рами минер. к-т, с р-рами щелочей не реагирует; получают разложением гидрокси-да, нитрата, оксалата и др. соединений скандия при 400-500 °С (аморфный) или 800-1000 °С (кристаллич. Sc2O3). Образует скандиаты (MIScO2, MIISc2O4), смешанные оксиды (напр., 2Sc2O3-3ZrO2).