Меню
Главная
Случайная статья
Настройки
|
Скандий (химический символ — Sc, от лат. Scandium) — химический элемент 3-й группы (по устаревшей классификации — побочной подгруппы третьей группы, IIIB) четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 21.
Простое вещество скандий — лёгкий переходный редкоземельный металл серебристого цвета с характерным жёлтым отливом. Существует в двух кристаллических модификациях: -Sc с гексагональной решёткой типа магния, -Sc с кубической объёмноцентрированной решёткой, температура перехода 1336 °C[2].
Содержание
Нахождения в природе
Скандий — моноизотопный элемент, в природе встречается только один стабильный изотоп скандий-45.
Геохимияиминералогия
Среднее содержание скандия в земной коре — 10 г/т. Близки по химическим и физическим свойствам к скандию иттрий, лантан и лантаноиды. Во всех природных соединениях скандий, так же как и его аналоги алюминий, иттрий, лантан, проявляет положительную валентность, равную трём, поэтому в окислительно-восстановительных реакциях он участия не принимает. Скандий является рассеянным элементом и входит в состав многих минералов. Собственно скандиевых минералов известно 2: тортвейтит (Sc,Y)2Si2O7 (Sc2O3 до 53,5 %) и стерреттит (кольбекит Sc[PO4]·2H2O (Sc2O3 до 39,2 %). Относительно небольшие концентрации обнаружены примерно в 100 минералах.
В связи с тем, что по свойствам скандий близок к Mg, Al, Ca, Mn2+, Fe2+, TR (редкоземельным элементам), Hf, Th, U, Zr, главная масса его рассеивается в минералах, содержащих эти элементы. Имеет место изовалентное замещение скандием элементов группы TR, особенно в существенно иттриевых минералах (ксенотим, ассоциация Sc — Y в тортвейтите и замещение Al в берилле). Гетеровалентное замещение скандием Fe2+ и магния в пироксенах, амфиболах, оливине, биотите широко развито в основных и ультраосновных породах, а замещение циркония — в поздние стадии магматического процесса и в пегматитах.
Основные минералы-носители скандия: флюорит (до 1 % Sc2O3), бадделеит (до 0,35 %), касситерит (0,005—0,2 %), вольфрамит (0—0,4 %), ильменорутил (0,0015—0,3 %), торианит (0,46 % Sc2O3), самарскит (0,45 %), минералы надгруппы пирохлора (0,02 %), ксенотим (0,0015—1,5 %), берилл (0,2 %). На настоящее время (2021 год) известен 21 минерал, являющийся собственной фазой скандия: аллендеит, баццит (скандиевый берилл, 3—14,44 %), bonacinaite, каскандит, дависит, эрингаит, heftetjernite, джервисит, ёнаит, кампелит, кангит, кольбекит, кристиансенит, nioboheftetjernite, офтедалит, пангуит, претулит, скандиобабингтонит, тортвейтит, шахдараит-(Y), warkite. В процессе формирования магматических пород и их жильных производных скандий в главной своей массе рассеивается преимущественно в темноцветных минералах магматических пород и в незначительной степени концентрируется в отдельных минералах постмагматических образований. Наиболее высокие (30 г/т Sc2O3) концентрации скандия приурочены к ультраосновным и основным породам, в составе которых ведущую роль играют железо-магнезиальные минералы (пироксен, амфибол и биотит). В породах среднего состава среднее содержание Sc2O3 10 г/т, в кислых — 2 г/т. Здесь скандий рассеивается также в темноцветных минералах (роговой обманке, биотите) и устанавливается в мусковите, цирконе, сфене. Концентрация в морской воде — 0,00004 мг/л[3]. Также скандий присутствует в каменном угле, и для его выделения можно вести переработку доменных чугунолитейных шлаков, которая была начата в последние годы в ряде развитых стран.
История и название
Элемент был предсказан Д. И. Менделеевым (как экабор) в статье, датированной 11 декабря (29 ноября по старому стилю) 1870 года[4], и открыт в 1879 году шведским химиком Ларсом Нильсоном в минералах эвксените и гадолините. Нильсон получил 2 грамма оксида скандия высокой чистоты[5][6]. Нильсон назвал элемент в честь Скандинавии (лат. Scandia).
Металлический скандий был впервые получен в 1937 году электролизом эвтектической смеси хлоридов калия, лития и скандия при температуре 700—800 °С[7].
Физические свойства
Скандий — лёгкий металл серебристого цвета с характерным жёлтым отливом. Существует в двух кристаллических модификациях: -Sc с гексагональной решёткой типа магния (a=3,3085 ; с=5,2680 ; z=2; пространственная группа P63/mmc), -Sc с кубической объёмноцентрированной решёткой, температура перехода 1336 °C, H перехода 4,01 кДж/моль. Температура плавления 1541 °C, температура кипения 2837 °C. Скандий — мягкий металл, с чистотой 99,5 % и выше (в отсутствие O2) легко поддается механической обработке[2].
Химические свойства
|
|