2.1. Способы получения металлов
Извлечение Sc, Y, La из руд сопряжено с трудоемкими операциями – обогащением и последующей переработкой для получения промежуточных продуктов Э2О3 или ЭГ3. Ниже приведена схема производственных процессов получения Sc2O3:
Далее металлы восстанавливают из оксидов или галогенидов магнием, кальцием или щелочным металлом:
Э2О3 + 3Mg = 2Э + 3MgO (1300-1500 0C)
2ЭГ3 + 3Са = 2Э + 3СаF2 (1500 0C)
Ac + 3Li = Ac + 3LiF (1200 0C)
Ac получают также в ядерных реакторах, а Sc, Y и La – электролизом расплавленных хлоридов.
2.2. Химические свойства
Элементы группы III В являются очень активными металлами, причем в ряду Sc → Y → La → Ас химическая активность возрастает. Скандий напоминает алюминий и является амфотерным элементом, а его аналоги по свойствам похожи на щелочноземельные металлы.
В ряду активности Sc и его аналоги находятся далеко впереди водорода. Sc и Y реагируют только с горячей водой, а La – уже при обычных условиях:
2La + 6Н2О = 2La(ОН)3 + 3Н2
Все элементы легко взаимодействуют с разбавленными кислотами, причем разбавленную HNO3 они восстанавливают максимально:
8Э + 3HNO3 = 8Э(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9Н2О
Sc, Y и La склонны к комплексообразованию, причем в пределах подгруппы координационные числа элементов растут: если для Sc характерно к.ч. = 6, то у Y и La оно достигает 8 и 9.
На рис. 5 и 6 представлены схемы взаимодействия металлов группы III В с простыми веществами и важнейшими реагентами.
Рис. 5. Схема взаимодействия элементов группы III В с простыми веществами
Рис. 6. Схема взаимодействия элементов группы III В с важнейшими реагентами
2.3. Бинарные соединения
Практически во всех соединениях элементы группы III В проявляют степень окисления +3. Устойчивость бинарных соединений от Sc до Ac растет.
2.3.1. Соединения с водородом
При нагревании с водородом элементы подгруппы скандия образуют гидриды ЭН2 (при недостатке водорода) и ЭН3 (при избытке). Это твердые вещества, обладающие электропроводностью.
Гидриды ЭН2 легко окисляются кислородом и разлагаются водой (подобно гидридам s−элементов):
ЭН2 + 6Н2О = 2Э(ОН)3 + 5Н2
2.3.2. Соединения с кислородом
Оксиды Э2О3 – тугоплавкие белые кристаллические вещества, образуются при нагревании металлов с кислородом, а также при прокаливании гидроксидов, нитратов, карбонатов и оксалатов. Sс2О3 – амфотерен, остальные проявляют основные свойства.
Sс2О3 + 2NaОН = 2Na SсО2 + Н2О
С водой взаимодействуют по схеме:
Э2О3 + 3Н2О = 2Э(ОН)3
2.3.3. Галогениды
Галогениды ЭГ3 можно получить прямым синтезом, действием галогеноводородов на сульфиды, хлора – на карбиды или смесь оксидов с углеродом, а также нагреванием оксидов с хлоридом амония:
Э2О3 + 6NH4Cl = 2ЭCl3 + 6NH3 + 3Н2О
Фториды нерастворимы в воде, остальные галогениды гидролизуются по схеме:
Э2Г3 + 3Н2О = Э(ОН)3 + 3НГ
При нагревание кристаллогидратов галогенидов образуются оксогалогениды типа ЭОГ:
