СКА́НДИЙ
-
Рубрика: Химия
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
СКА́НДИЙ (лат. Scandium), Sc, химич. элемент III группы короткой формы (3-й группы длинной формы) периодич. системы, ат. н. 21, ат. м. 44,955912; относится к редкоземельным элементам. В природе один стабильный изотоп 45Sc; искусственно получены радиоизотопы с массовыми числами 36–44 и 46–60, наиболее долгоживущий 46Sc (Т1/2 83,81 сут, β-распад). Концентрация С. в земной коре 2,5·10–3% по массе, в океанской воде 6·10–7 мг/дм3. Известно более 100 минералов, содержащих С.; собственные очень редкие минералы – тортвейтит (Sc,Y)2Si2O7 и неcк. др. силикатов. Существование С. предсказал Д. И. Менделеев в 1870; элемент открыт швед. химиком Л. Ф. Нильсоном в 1879; назв. произошло от лат. Scandia – Скандинавия.
Конфигурация внешних электронных оболочек атома С. 3d14s2; устойчивая степень окисления +3, редко +2; энергии ионизации Sc0→ Sc1+→ Sc2+→ Sc3+ соответственно равны 6,5616, 12,80 и 24,76 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,36; атомный радиус 164 пм, ионный радиус Sc3+ 89 пм (координац. число 6) и 101 пм (координац. число 8). С. – серебристый мягкий металл, легко поддающийся механич. обработке; существует в двух кристаллич. модификациях – гексагональной (до 1336 °C) и объёмноцентрир. кубической; при комнатной темп-ре плотность 2989 кг/м3; tпл 1541 °C, tкип 2840 °C; слабый парамагнетик.
По химич. свойствам близок к Al и РЗЭ, высокоактивен, на воздухе покрывается тонкой плёнкой оксида, при нагревании окисляется до Sc2O3, с Н2 образует гидрид ScHx (x⩽2), c N2 – нитрид ScN, c галогенами и галогеноводородами – тригалогениды. Легко взаимодействует с минер. кислотами (кроме HF); со мн. металлами образует сплавы и интерметаллиды.
C. получают из отходов обогащения и переработки руд U, РЗЭ, Ti, W. Очищенный Sc2O3 фторируют, полученный ScF3 восстанавливают Ca, металлич. С. очищают перегонкой в вакууме. По оценкам, мировое произ-во C. (металла и соединений) 2–8 т в год.
С. применяют в осн. для легирования сплавов на основе Al, используемых в авиастроении, ракетостроении и для деталей космич. аппаратов. Дисперсные Al3Sc, Al3(Sc,Zr), введённые в Al (0,1–0,5% Sc), улучшают структуру зёрен, повышают термич. устойчивость сплава и позволяют проводить его сварку. Из сплавов изготавливают спортивный инвентарь. Добавки ScI3 повышают эффективность мощных ртутных ламп.