Подгруппа скандия
В земной коре элементы подгруппы скандия очень распылены и отдельных минералов не образуют. Из-за этого их трудно выделить в чистом (без примесей) состоянии.
Простые вещества. В виде простых веществ элементы подгруппы скандия — белые металлы. Некоторые их константы приведены ниже:
П
ростые
вещества скандия и его аналогов по
химической активности уступают лишь
щелочным и щелочноземельным металлам.
В ряду Sс—Y—Lа—Ас
химическая активность заметно возрастает,
о чем свидетельствуют, в частности,
значения их электродных потенциалов
Еo298.
При более или менее сильном нагреваний
все они реагируют с большинством
неметаллов, а при сплавлении — с
металлами.
В ряду напряжений Sс и его аналоги находятся далеко впереди водорода. Скандий из-за пассивирования с водой не реагирует, а лантан уже при обычных условиях медленно разлагает воду:
2La + 6Н2O = 2Lа(ОН)3 + 3Н2
Рассматриваемые металлы легко взаимодействуют с разбавленными кислотами, причем разбавленную НNO3 они восстанавливают до NН4NО3:
8Sc0 + 30HN+5O3 = 8Sс+3 (NО3)3 + 3N—3Н4NО3 + 9Н2O
С малоактивными неметаллами скандий и его аналоги образуют тугоплавкие соединения типа интерметаллических, например SсВ2, YВ2, LаВ6, ЭSi2, SсС, YС2, LаС2 и др.
В свободном состоянии Sс, Y и Lа получают электролизом расплавленных хлоридов или металлотермическим методом.
Соединения элементов подгруппы скандия
В соответствии с усилением в ряду Sс—Y—Lа—Ас признаков металличности в том же ряду у соединений Э (III) ослабевают кислотные и усиливаются основные признаки. Соединения Э (III) чаще всего белые кристаллические вещества.
Их структура характеризуется высокими координационными числами Э. Так, координационное число Lа (III) в кристаллах LаСl3 и Lа(ОН)3 равно 9, а в кристаллах Lа2S3 и LaN —8.
В воде растворяются нитраты, сульфаты, галогениды (кроме ЭF3), труднорастворимы гидроксиды, карбонаты, фосфаты, фториды, фторид-силикаты и др.
(Как и для s-элементов II группы растворимость сульфатов в ряду Sс—Y—Lа быстро уменьшается.) Из водных растворов выделяются кристаллогидраты с переменным числом молекул воды, например Sс2(SО4)35Н2O, Y2(SO4)37Н2O, ЭНаl36Н2O, Y2(СО3)33Н2O, Lа2(SO4)38Н2O.
Оксиды Э2O3 —тугоплавкие белые кристаллические вещества с высокими энтальпиями образования (Ноf от —1650 до —2000 кДж/моль). Взаимодействие Lа2O3 с водой сопровождается выделением теплоты (гашение):
Lа2O3 + 3Н2О = 2Lа(ОН)3, Н 0.
Активность взаимодействия с водой в ряду Sс2O3—Y2O3—Lа2O3—Ас2O2 возрастает.
В ряду гидроксидов Sс(ОН)3—Y(ОН)3—Lа(OН)3—Ас(ОН)3 усиливаются основные признаки и возрастает растворимость в воде. Так, Sс(ОН)3 амфотерен, а Lа(ОН)3 — довольно сильное основание. В обычных условиях он взаимодействует только с кислотами, поглощает СО2, из аммонийных соединений при нагревании вытесняет аммиак. При сплавлении Sс2O3 или Sс(ОН)3 с основными оксидами или щелочами образуются оксоскандиаты типа М+1SсO2.
В ряду галогенидов SсНаl3—YНаl3—LаНаl3—АсНаl3 также наблюдается усиление основных признаков. Так, к образованию комплексных галогенидов в растворах склонен лишь SсF3, для которого известны фтороскандиаты М+13[SсF6]. Фтороскандиаты s-элементов I группы растворяются в воде и довольно устойчивы. Что же касается фтороиттриатов, то они получаются лишь при сплавлении YF3 с фторидами наиболее типичных металлических элементов, таких, как цезий, рубидий и частично калий (Сs3[YF6], Rb3[YF6]). Из фторолантанатов известно только производное цезия Сs3[LаF6]. Еще менее устойчивы комплексные производные других галогенов.
Как и для алюминия (III), фториды Sс (III) и его аналоги существенно отличаются от остальных галогенидов: они тугоплавки (Тпл. 1450—1550 °С), негигроскопичны, в воде не растворяются. Хлориды, бромиды и иодиды (Тпл. 800—900 °С), напротив, гигроскопичны, растворяются в воде и легко гидролизуются, образуя полимерные оксогалогениды ЭОНаl.
Подобно алюминию, скандий и его аналоги образуют двойные соли, например М+1[Э(SO4)2], М+12[Э(NO3)5], M+1[Э(СO3)2]. Образованием двойных солей объясняется растворение карбонатов скандия и его аналогов в насыщенных растворах карбонатов щелочных металлов и NH4+.
К2СО3 + Lа2(СО3)3 = 2К[Lа(СО3)2]
Простые вещества и соединения элементов подгруппы скандия широкого применения пока не находят.
Из вышесказанного вытекает, что Sс и его аналоги по свойствам напоминают s-элементы, т. е. являются переходными между d- и s- элементами больших периодов.