Ска́ндий (лат. Scandium, в честь Скандинавии — родины Л. Ф. Нильсона), Sc (читается «скандий»), химический элемент с атомным номером 21, атомная масса 44, 9559. Природный скандий состоит из одного стабильного изотопа с массовым числом 45. Конфигурация двух внешних электронных слоев 3s2p6d14s2. Степени окисления +1, +2, +3 (валентность I, II, III). Скандий — редкоземельный элемент. Расположен в группе IIIВ периодической системы элементов, в 4-м периоде. Радиус атома 0, 164 нм, радиус иона Sc3+0, 089 нм (координационное число 6). Энергии последовательной ионизации 6, 562, 12, 8, 24, 8, 74, 2, 93, 9 эВ. Электроотрицательность по Полингу 1, 3.
Первым существование скандия предположил в 1871 Д. И. Менделеев. Он предложил название «экабор» и в журнале Русского химического общества описал некоторые свойства нового элемента. Открыт скандий был в 1879 шведским химиком Л. Ф. Нильсоном при исследовании иттербия. Первый образец чистого скандия (выше 94%) был получен в 1937.
Содержание скандия в земной коре 1·10-3% по массе. Sc — рассеянный элемент. Известно более 120 минералов, содержащих Sc. Наиболее важные собственные минералы Sc: баццит Sc2Be3Si6O 18 и эггонит ScPO 4 ·2H2O. В незначительных концентрациях Sc содержится в речных, подземных и морских водах. Обычно сопутствует вольфраму, олову, алюминию, титану и ванадию.
При получении скандия на отходы от переработки W, Sn, Al, Ti и V действуют кислотами или щелочами. Дальнейшую очистку Sc проводят экстракционными методами. Для глубокой очистки Sc перегоняют в глубоком вакууме. Металлический Sc получают методом кальцийтермического восстановления фторида скандия:
2ScF3+3Ca=3CaF2+2Sc
или его оксида: Sc2O3+3Ca=3CaO+2Sc
Скандий — серебристый металл с желтым отливом. До 1336°C устойчива α-модификация Sc с гексагональной решеткой типа решетки магния, а = 0, 33085 нм, с = 0, 52680 нм, плотность 2, 989кг/дм3. Выше 1336°C устойчива β-модификация с кубической объемно центрированной решеткой. Температура плавления 1541°C, кипения 2837°C. На воздухе Sc при комнатной температуре устойчив, из-за плотной защитной оксидной пленки Sc2O3. Интенсивная реакция Sc с кислородом начинается при 200-250°C. При взаимодействии Sc2O3 с щелочами и оксидами щелочноземельных металлов образуются скандиаты NaScO2 или CaSc2O4. Оксид скандия образует смешанные оксиды 2Sc2O3·3ZrO2.
Скандий при нагревании реагирует с галогенами, водородом, азотом, серой и фосфором. Оксид Sc2О3 обладает слабоосновными свойствами, ему отвечает аморфное основание Sc(ОН)3·nH2O, кристаллический гидроксид Sc(ОН)3 и ScО(OН). По свойствам гидроксиды скандия похожи на гидроксид алюминия. Хлорид скандия ScCl3, нитрат Sc(NO3)3, перхлорат Sc(ClO4)3, сульфат Sc2(SO4)3 и некоторые другие в водных растворах гидролизованы и выделяются из растворов в виде гидратов. Скандий используется как легирующая добавка. Оксид скандия применяют в производстве ферритов, искусственных гранатов, как компонент керамических материалов. Ортофосфат скандия — основа флуоресцирующих составов.
Авторы: С.С. Бердоносов, П.С. Бердоносов
- Редкоземельные элементы: Технология и применение / Пер. с англ., под ред. Ф. Виллани. М., 1985.
- Коршунов Б. Г. Скандий. - М.: Металлургия, 1987.