Скандий таблица менделеева: Скандий – второй элемент предсказанный Менделеевым

Содержание

Скандий – второй элемент предсказанный Менделеевым

Работая над своей знаменитой таблицей, Д.И. Менделеев развивал идеи периодичности свойств элементов, где место элемента в таблице определяло его свойства. В 1870 году он предсказал существование, вычислил атомные массы и описал свойства трёх, ещё не открытых тогда элементов — «экаалюминия», «экабора» и «экасилиция». Предсказания Менделеева в научном мире вызывали острую критику и даже насмешки.

Элемент № 21 был предсказан Менделеевым как «экабор» в статье, датированной 11 декабря 1870 г.

В 1879 г. шведский химик Ларс Нильсон открыл в минерале гадолините, имеющем сложную формулу (Ce,La,Nd,Y)2FeBe2Si2O10 неизвестный элемент, который он назвал скандий в честь Скандинавии.


Минерал гадолинит (Ce,La,Nd,Y)2FeBe2Si2O10


Позже шведский минералог Теодор Клеве увидел, что предсказанный Менделеевым экабор и только что открытый скандий очень похожи по свойствам, сообщив об этом Менделееву. Экспериментально определённая Нильсоном атомная масса скандия была равна 44,95, а по расчётам Менделеева экабор имел массу 44. Нильсон восторженно писал: «Не остаётся никакого сомнения, что в скандии открыт экабор. Так подтверждаются нагляднейшим образом соображения русского химика, которые не только дали возможность предсказать существование скандия и галлия, но и предвидеть их важнейшие свойства».


Минерал тортвейтит (Sc, Y)2 Si2O7 (Sc2O3)


Среднее содержание скандия в земной коре — 10 г/т. По химическим свойствам к скандию близки иттрий и лантаноиды. Скандий – рассеянный элемент и входит в состав многих минералов. Собственно скандиевых минералов известно 2:

тортвейтит (Sc, Y)2 Si2O7 (Sc2O3) и стерретит (Sc[PO4]·2H2O (Sc2O3). Небольшие концентрации обнаружены примерно в 100 минералах.

Крупные месторождения минералов, содержащих скандий, находятся на Мадагаскаре и в Норвегии.

Скандий

Скандий
Атомный номер 21
Внешний вид простого вещества
умеренно мягкий, лёгкий металл серебристого цвета с жёлтым отливом
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
44,95591 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 162 пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
630,8 (6,54) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Ar] 3d1 4s2
Химические свойства
Ковалентный радиус 144 пм
Радиус иона (+3e) 72,3 пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
1,36
Электродный потенциал 0
Степени окисления 3
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность 2,99 г/см³
Молярная теплоёмкость 25,51 Дж/(K·моль)
Теплопроводность 15,8 Вт/(м·K)
Температура плавления 1 814 K
Теплота плавления 15,8 кДж/моль
Температура кипения 3 110 K
Теплота испарения
332,7 кДж/моль
Молярный объём 15,0 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки гексагональная (α-Sc)
Параметры решётки a=3,309 c=5,268 (α-Sc) Å
Отношение c/a 1,592
Температура Дебая n/a K
Sc 21
44,95591
[Ar]3d14s2
Скандий

Скандий — элемент побочной подгруппы третьей группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 21. Обозначается символом Sc (лат. Scandium). Простое вещество скандий (CAS-номер: 7440-20-2) — лёгкий металл серебристого цвета с характерным жёлтым отливом. Существует в двух кристаллических модификациях: α-Sc с гексагональной решёткой типа магния, β-Sc с кубической объёмноцентрированной решёткой, температура перехода α↔β 1336 °C.

История

Схема атома скандия

Элемент был предсказан Д. И. Менделеевым (как эка-бор) и открыт в 1879 году шведским химиком Ларсом Нильсоном.

Происхождение названия

Л. Нильсон назвал элемент в честь Скандинавии.

Физические свойства

 

Скандий — лёгкий металл серебристого цвета с характерным жёлтым отливом. Существует в двух кристаллических модификациях: α-Sc с гексагональной решёткой типа магния (a=3,3085 Å; с=5,2680 Å; z=2; пространственная группа

P63/mmc), β-Sc с кубической объёмноцентрированной решёткой, температура перехода α↔β 1336 °C, ΔH 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.

Химические свойства

Получение

Следует отметить значительные ресурсы скандия в золе каменных углей и проблему разработки технологии извлечения скандия при переработке углей на искусственное жидкое топливо.

Мировые ресурсы скандия

Скандий является рассеянным литофильным элементом (элемент горных пород), поэтому для технологии добычи этого элемента важно полное извлечение его из перерабатываемых руд и по мере развития металлургии руд-носителей скандия, его ежегодный объём добычи будет возрастать. Ниже приведены основные руды-носители и масса выделяемого из них попутного скандия:

  • Бокситы — 71 млн тонн переработки в год, содержат попутный скандий в объёме 710—1420 тонн;
  • Урановые руды — 50 млн тонн в год, попутный скандий 50—500 тонн в год;
  • Ильмениты — 2 млн тонн в год, попутный скандий 20—40 тонн в год;
  • Вольфрамиты — попутный скандий около 30—70 тонн в год;
  • Касситериты — 200 тысяч тонн в год, попутный скандий 20—25 тонн в год;
  • Цирконы — 100 тысяч тонн в год, попутный скандий 5—12 тонн в год.

Всего известно более сотни скандий-содержащих минералов, собственные его минералы (тортвейтит, джервисит) очень редки.

Скандий присутствует в каменном угле и для его добычи можно вести переработку доменных чугунолитейных шлаков, которая была начата в последние годы в ряде развитых стран.

Производство и потребление скандия

В 1988 году производство оксида скандия в мире составило:

Страна Объём добычи,
не менее,
кг/год
Китай 50
Франция 100
Норвегия 120
США 500
Япония 30
Казахстан 700
Украина 610
Россия 958

Следует учесть колоссальные ресурсы скандия в России и бывшем Советском Союзе (данные по добыче весьма разрозненны, но объёмы добычи по оценкам независимых специалистов равны или превышают официальную мировую добычу). В целом по оценкам независимых специалистов в настоящее время, основными продуцентами скандия (оксида скандия) являются Россия, Китай, Украина и Казахстан. Публикуемые в печати объёмы скандия/оксида скандия в США, Японии, Франции, это в большей степени вторичный металл и металл закупленный на мировом рынке. В определённой степени в ближайшие годы ожидается значительный объём поступлений скандиевого сырья из Австралии, Канады, Бразилии.

Следует также отметить, что запасы редкоземельного сырья в Монголии, содержащего скандий, это также перспективный источник скандия для скандиевой промышленности и развития металлургии скандия.

Скандий смело можно назвать металлом XXI века и прогнозировать резкий рост его добычи, рост цен и спрос в связи с переработкой огромного количества каменных углей (особенно переработка каменных углей России), на жидкое топливо. Последние пять лет цены на металлический скандий на мировом рынке колеблются от 12 до 20 тыс. долл за один кг (время от времени наблюдаются резкие скачки цен на скандий и его оксид, мало объяснимые с точки зрения специалистов, так например в 1991 году по данным Горного бюро США, оксид скандия оценивался в 3500 долл/кг (99,9 %), 10 000 долл/кг (99,999 %), металлический порошок крупностью 250 мкм (дистиллят 99,9 %) — 296 000 долл/кг, куски дендритов (99,9 %) — 248 000 долл/кг), в зависимости от чистоты металла, а оксид скандия в среднем 3500 долл/кг).

Применение

Скандий моноизотопный элемент и на 100 % состоит из атомов скандий-45.

Металлургия

Применение скандия в виде микролегирующей примеси оказывает значительное влияние на ряд практически важных сплавов, так например прибавление 0,4 % скандия к сплавам алюминий-магний повышает временное сопротивление на 35 %, а предел текучести на 65—84 %, и при этом относительное удлинение остаётся на уровне 20—27 %. Добавка 0,3—0,67 % к хрому, повышает его устойчивость к окислению вплоть до температуры 1290°C, и аналогичное но ещё более ярко выраженное действие оказывает на жаростойкие сплавы типа «нихром» и в этой области применение скандия куда как эффективнее иттрия. Оксид скандия обладает рядом преимуществ для производства высокотемпературной керамики перед другими оксидами, так прочность оксида скандия при нагревании возрастает и достигает максимума при 1030 °C, в то же время оксид скандия обладает минимальной теплопроводностью и высочайшей стойкостью к термоудару. Скандат иттрия это один из лучших материалов для конструкций работающих при высоких температурах. Определённое количество оксида скандия постоянно расходуется для производства германатных стёкол для оптоэлектроники.

Сплавы скандия

Главным по объёму применением скандия является его применение в алюминиево-скандиевых сплавах, применяемых в спортивной экипировке (мотоциклы, бейсбольные биты и т. п.) — везде, где требуется высокопрочные материалы. В сплаве с алюминием скандий обеспечивает дополнительную прочность и ковкость. Предел прочности на разрыв у чистого скандия около 400 Мпа (40 кг/мм), у титана например 250—350 МПа, а у нелегированного иттрия 300 Мпа. Применение скандиевых сплавов в авиации и ракетостроении позволит значительно снизить стоимость перевозок и резко повысить надёжность эксплуатируемых систем, в то же время при снижении цен на скандий и его применение для производства автомобильных двигателей так же значительно увеличит их ресурс и частично КПД. Очень важно и то обстоятельство что скандий упрочняет алюминиевые сплавы легированные гафнием. Важной и практически не изученной областью применения скандия является то обстоятельство что подобно легированию иттрием алюминия, легирование чистого алюминия скандием так же повышает электропроводность проводов и эффект резкого упрочнения имеет большие перспективы для применения такого сплава для транспортировки электроэнергии (ЛЭП). Сплавы скандия наиболее перспективные материалы в производстве управляемых снарядов. Ряд специальных сплавов скандия композитов на скандиевой связке весьма перспективен в области конструирования скелета киборгов. В последние годы важная роль скандия (и отчасти иттрия и лютеция) выявилась в производстве некоторых по составу суперпрочных мартенситностареющих сталей, некоторые образцы которых показали прочность свыше 700 кг/мм (свыше 7000 МПа

Сверхтвёрдые материалы

Скандий используется для получения сверхтвёрдых материалов. Так, например, легирование карбида титана карбидом скандия весьма резко поднимает микротвёрдость (в 2 раза), что делает этот новый материал четвёртым по твёрдости после алмаза (около 98,7 — 120 ГПа), нитрида бора (боразона), (около 77—87 ГПа), сплава бор-углерод-кремний (около 68—77 ГПа), и существенно больше чем у карбида бора(43,2 — 52 ГПа), карбида кремния (37 ГПа), микротвёрдость сплава карбида скандия и карбида титана около 53,4 ГПа (у карбида титана например 29,5 ГПа). Особенно интересны сплавы скандия с бериллием, обладающие уникальными характеристиками по прочности и жаростойкости.

Так, например, бериллид скандия (1 атом скандия и 13 атомов бериллия) обладает наивысшим благоприятным сочетанием плотности, прочности и высокой температуры плавления, и может явится лучшим материалом для строительства аэрокосмической техники, превосходя в этом отношении лучшие сплавы из известных человечеству на основе титана, и ряд композиционных материалов (в том числе ряд материалов на основе нитей углерода и бора).

Микроэлектроника

Оксид скандия (температура плавления 2450°C) имеет важнейшую роль в производстве супер-ЭВМ: ферриты с малой индукцией при использовании в устройствах хранения информации позволяют увеличить скорость обмена данными в несколько раз из-за снижения остаточной индукции с 2 — 3 КГаусс до 0,8 — 1 КГаусс.)

Источники света

Порядка 80 кг скандия (в составе Sc2O3) в год используется для производства осветительных элементов высокой интенсивности. Иодид скандия добавляется в ртутно-газовые лампы, производящие очень правдоподобные источники искусственного света, близкого к солнечному, которые обеспечивают хорошую цветопередачу при съёмке на телекамеру.

Изотопы скандия

Радиоактивный изотоп Sc-46 (период полураспада 83,83 сут) используется в качестве «метки» в нефтеперерабатывающей промышленности, для контроля металлургических процессов, и лечения раковых опухолей.

Изотоп скандий-47 (период полураспада 3,35 сут) один из лучших источников позитронов.

Ядерная энергетика

В атомной промышленности с успехом применяется гидрид и дейтерид скандия — прекрасный замедлитель нейтронов, и мишень (бустер) в мощных и компактных нейтронных генераторах.

Диборид скандия (температура плавления 2250 °C) применяется в качестве компонента жаропрочных сплавов, а так же как материал катодов электронных приборов. В атомной промышленности находит применение бериллид скандия в качестве отражателя нейтронов, и в частности этот материал, равно как и бериллид иттрия предложен в качестве отражателя нейтронов в конструкции атомной бомбы.

Медицина

Важную роль оксид скандия может сыграть в медицине (высококачественные зубные протезы).

Лазерные материалы

Высокотемпературной сверхпроводимости, производстве лазерных материалов (ГСГГ). Галлий-скандий-гадолиниевый гранат при легировании его ионами хрома и неодима позволил получить 4,5 % КПД и рекордные параметры в частотном режиме генерации сверхкоротких импульсов, что даёт весьма оптимистичные предпосылки для создания сверхмощных лазерных систем для получения термоядерных микровзрывов уже на основе чистого дейтерия (инерциальный синтез) уже в самом ближайшем будущем. Так например ожидается что в ближайшие 10—13 лет лазерные материалы на основе ГСГГ и боратов скандия займут ведущую роль в разработке и оснащении лазерными системами активной обороны для самолётов и вертолётов в развитых странах, и параллельно с этим развитие крупной термоядерной энергетики с привлечением гелия-3 (добываемого на Луне), в смесях с гелием-3 лазерный термоядерный микровзрыв уже получен.

Производство солнечных батарей

Оксид скандия в сплаве с оксидом гольмия используется в производстве фотопреобразователей на основе кремния в качестве покрытия. Это покрытие имеет широкую область прозрачности (400—930 нм), и снижает спектральный коэффициент отражения света от кремния до 1—4 %, и при его применении у такого модифицированного фотоэлемента увеличивается ток короткого замыкания на 35—70 %, что в свою очередь позволяет увеличить выходную мощность фотопреобразователей в 1,4 раза.

МГД-генераторы

Хромит скандия используется как один из лучших и наиболее долговечных материалов для изготовления электродов МГД-генераторов, к основной керамической массе добавляют предварительно окисленный хром и спекают, что придаёт материалу повышенную прочность и электропроводность. Наряду с диоксидом циркония как электродным материалом для МГД-генераторов, хромит скандия обладает более высокой стойкостью к эрозии соединениями цезия (используемого в качестве плазмообразующей добавки).

Рентгеновские зеркала

Скандий широко применяется для производства многослойных рентгеновских зеркал (композиции: скандий-вольфрам, скандий-хром, скандий-молибден). Теллурид скандия очень перспективный материал для производства термоэлементов (высокая термо-э.д.с, 255 мкВ/К и малая плотность и высокая прочность).

В последние годы значительный интерес для авиакосмической и атомной техники приобрели тугоплавкие сплавы (интерметаллические соединения) скандия с рением (температура плавления до 2575 °C), рутением (температура плавления до 1840 °C), железом (температура плавления до 1600 °C), (жаропрочность, умеренная плотность и др).

Огнеупорные материалы

Важную роль в качестве огнеупорного материала специального назначения оксид скандия (температура плавления 2450 °C) играет в производстве сталеразливочных стаканов для разливки высоколегированных сталей, по стойкости в потоке жидкого металла оксид скандия превосходит все известные и применяемые материалы (так например наиболее устойчивая окись иттрия уступает в 8,5 раза оксиду скандия) и в этой области можно сказать незаменим. Его широкому применению препятствует лишь весьма высокая цена, и в известной степени альтернативным решением в этой области является применение скандатов иттрия армированных нитевидными кристаллами оксида алюминия для увеличения прочности), а так же применение танталата скандия.

Производство фианитов

Важную роль играет оксид скандия для производства фианитов, где он является самым лучшим стабилизатором.

Некоторое количество скандия расходуется для легирования жаростойких сплавов никеля с хромом и железом (нихромы и фехрали) для резкого увеличения срока службы при использовании в качестве нагревательной обмотки для печей сопротивления.

Люминофоры

Борат скандия, равно как и борат иттрия применяется в радиоэлектронной промышленности в качестве матрицы для люминофоров.

Биологическая роль

Скандий не играет никакой биологической роли.

химический элемент Скандий Scandium — “Химическая продукция”

Что такое

Скандий, scandium, характеристики, свойства

Скандий — это химический элемент Sc — элемент третьей группы (по старой классификации — побочной подгруппы третьей группы), четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 21. Простое вещество скандий — лёгкий металл серебристого цвета с характерным жёлтым отливом. (Умеренно мягкий, лёгкий редкоземельный металл серебристого цвета с жёлтым отливом) Существует в двух кристаллических модификациях: α-Sc с гексагональной решёткой типа магния, β-Sc с кубической объёмноцентрированной решёткой, температура перехода α↔β 1336 °C[2]. Относится к редкоземельным элементам.

Скандий класс химических элементов

Элемент Sc — относится к группе, классу хим элементов (элемент третьей группы (по старой классификации — побочной подгруппы третьей группы), четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева)

Элемент Sc свойство химического элемента Скандий Scandium

Основные характеристики и свойства элемента Sc…, его параметры. Умеренно мягкий, лёгкий редкоземельный металл серебристого цвета с жёлтым отливом

формула химического элемента Скандий Scandium

Химическая формула Скандия:

Атомы Скандий Scandium химических элементов

Атомы Scandium хим. элемента

Scandium Скандий ядро строение

Строение ядра химического элемента Scandium — Sc,

История открытия Скандий Scandium

Открытие элемента Scandium — Элемент был предсказан Д. И. Менделеевым (как экабор) в статье, датированной 11 декабря (29 ноября по старому стилю) 1870 года[5], и открыт в 1879 году шведским химиком Ларсом Нильсоном. Нильсон назвал элемент в честь Скандинавии.

Скандий Scandium происхождение названия

Откуда произошло название Scandium — Нильсон назвал элемент в честь Скандинавии.

Распространённость Скандий Scandium

Как любой хим. элемент имеет свою распространенность в природе, Sc …

Получение Скандий Scandium

Scandium — получение элемента — значительные ресурсы скандия в золе каменных углей и проблему разработки технологии извлечения скандия при переработке углей на искусственное жидкое топливо.

Физические свойства Скандий Scandium

Основные свойства Scandium

Изотопы Scandium Скандий

Наличие и определение изотопов Scandium

Sc свойства изотопов Скандий Scandium

Химические свойства Скандий Scandium

Определение химических свойств Scandium — Химические свойства скандия похожи на таковые у алюминия. В большинстве соединений скандий проявляет степень окисления +3. Компактный металл на воздухе покрывается с поверхности оксидной пленкой.

Реакции с другими химическими элементами

При нагревании до красного каления реагирует с фтором, кислородом, азотом, углеродом, фосфором.
При комнатной температуре реагирует с хлором, бромом и иодом.

Реагирует с разбавленными сильными кислотами; концентрированными кислотами-окислителями и HF пассивируется. Реагирует с концентрированными растворами щелочей.

Ион Sc3+ бесцветный диамагнитный, координационное число в водных растворах — 6. Как и в случае алюминия, гидроксид скандия амфотерен и растворяется как в избытке кислот, так и в избытке щелочей; с разбавленным раствором аммиака не реагирует. Хлорид, бромид, иодид и сульфат скандия хорошо растворимы в воде, раствор имеет кислую реакцию вследствие частичного гидролиза, при этом гидратация безводных солей сопровождается бурным выделением тепла.

Фторид и фосфат скандия в воде не растворимы, но фторид растворятся в присутствии избытка фторид-ионов с образованием ScF63-. Карбид, нитрид, фосфид, сульфид и карбонат скандия водой нацело гидролизуются. Органические соединения скандия термически относительно устойчивы, но бурно реагируют с водой и воздухом. Они построены в основном при помощи σ-связей Sc-C и представлены алкильными производными и полимерными циклопентадиенидами.

Известны также соединения с низшими степенями окисления скандия (+2, +1, 0). Одно из простейших — тёмно-синее твёрдое вещество CsScCl3. В этом веществе представлены связи между атомами скандия. Моногидрид скандия ScH наблюдался спектроскопически в условиях высоких температур в газовой фазе. Также низшие степени окисления скандия обнаружены в металлоорганических соединениях

Меры предосторожности Скандий Scandium

Внимание! Внимательно ознакомьтесь с мерами безопасности при работе с Scandium

Стоимость Скандий Scandium

Рыночная стоимость Sc, цена Скандий Scandium

Мировые ресурсы скандия

Скандий является рассеянным литофильным элементом (элемент горных пород), поэтому для технологии добычи этого элемента важно полное извлечение его из перерабатываемых руд и по мере развития металлургии руд-носителей скандия, его ежегодный объём добычи будет возрастать.

Основные руды-носители и масса выделяемого из них попутного скандия:

Руда-носитель Масса выделяемого из них попутного скандия
Бокситы / Bauxite 71 млн тонн переработки в год, содержат попутный скандий в объёме 710—1420 тонн;
Урановые руды / Uranium ore 50 млн тонн в год, попутный скандий 50—500 тонн в год;
Ильмениты / Ilmenite 2 млн тонн в год, попутный скандий 20—40 тонн в год;
Вольфрамиты / Wolframites попутный скандий около 30—70 тонн в год;
Касситериты / Cassiterite 200 тысяч тонн в год, попутный скандий 20—25 тонн в год;
Цирконы / Zircons 100 тысяч тонн в год попутный скандий 5—12 тонн в год.

Всего известно более сотни скандий-содержащих минералов, собственные его минералы (тортвейтит, джервисит) очень редки.

Скандий присутствует в каменном угле, и для его добычи можно вести переработку доменных чугунолитейных шлаков, которая была начата в последние годы в ряде развитых стран

Примечания

Список примечаний и ссылок на различные материалы про хим. элемент Sc

Скандий и его характеристики

Общая характеристика скандия

Скандий содержится в земной коре в количествах порядка 10-3% (масс.). В свободном состоянии он представляет собой серебристо-белый металл (рис.1) с высокой температурой плавления (1541oС). Плотность – 3,0 г/см 3. По химической активности скандий уступает лишь щелочным и щелочноземельным металлам. Вследствие пассивирования скандий не растворяется в воде и с ней не взаимодействует.

Рис. 1. Скандий. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса скандия

Поскольку в свободном состоянии скандий существует в виде одноатомных молекул Sc, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 44,9559.

Изотопы скандия

Известно, что в природе скандий может находиться в виде единственного стабильного изотопа 45Sc. Массовое число равно 45, ядро атома содержит двадцать один протон и двадцать четыре нейтрона.

Существуют искусственные изотопы скандия с массовыми числами от 36-ти до 60-ти, среди которых наиболее стабильным является 46Sc с периодом полураспада равным 83,79 суток, а также десять ядерных изотопов.

Ионы скандия

На внешнем энергетическом уровне атома скандия имеется три электрона, которые являются валентными:

1s22s22p63s23p63d14s2.

В результате химического взаимодействия скандий отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Sc0 -3e → Sc3+.

Молекула и атом скандия

В свободном состоянии скандий существует в виде одноатомных молекул Sc. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу скандия:

Энергия ионизации атома, эВ

6,54

Относительная электроотрицательность

1,36

Радиус атома, нм

0,162

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Химия элементов скандий — цинк

    ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СКАНДИЙ —ЦИНК [c.388]

    Отличительная черта химии переходных металлов — изменяемость их степеней окисления. Из более чем пятидесяти металлов, соединения которых составляют предмет этой статьи, лишь шесть обычных переходных элементов (скандий, иттрий, лантан, актиний, цинк и кадмий) и некоторые члены ряда лантанидов и актинидов не обнаруживают это свойство. В предлагаемом обзоре основное внимание будет уделено ряду степеней окисления в простых и комплексных фторидах, препаративным методам их получения и строению соединений поведение ионов фторидов переходных металлов в растворе будет освещено в одном из следующих томов. Последний обзор, дающий общую картину фторсодержащих соединений переходных металлов, имеет примерно десятилетнюю давность . С тех пор были сделаны заметные успехи, и в этой главе они будут подчеркнуты особо. [c.78]


    Название редкие земли обычно применяется к элементам, которые в периодической таблице имеют атомные номера от 58 до 71. Этот термин также часто применяется к лантану и иттрию, которые в природе постоянно ассоциируются с редкими землями. Название редкие земли очень неудачно, так как зги элементы в природе не являются редкими и составляют целую группу металлов. Первоначально редкоземельными их назвали потому, что они были выделены как окиси, чем-то сходные с известью и окисью магния. По сравнению с кальцием и магнием они были довольно редки, и для многих было неожиданным то обстоятельство, что геологи оценивают запасы церия и иттрия в земной коре в количествах, значительно превышающих запасы таких известных элементов, как свинец, цинк, олово, ртуть, иод, бром, серебро, золото и платина. Они составляют более одной седьмой части всех элементов периодической системы, и если сюда включить редкоземельные металлы скандий, иттрий, лантан, актиний и актиноиды, которые тоже похожи на редкоземельные элементы, то эта группа составит до 30% сех известных элементов. К сожалению, до второй мировой войны эти элементы, за исключением лантана, церия, урана и тория, широко не изучались, а их химия и металлургия не были достаточно хорошо известны многим ученым. [c.370]

    Своеобразие лантаноидов заключается в заполнении у их атомов глубоколежащей, третьей снаружи Л -обо-лочки путем последовательного внедрения 14 4/-электро-нов. В этом причина их удивительного сходства влияние 4/-электронов на химические свойства элементов очень мало оно несравненно меньше влияния, скажем, З -элек-тронов. Чтобы отделить друг от друга элементы ряда скандий — цинк, не требуется особого труда, с этой задачей справится любой студент-хи-мик. Иное дело — разделение лантаноидов неорганическая химия, пожалуй, не [c.123]

    VI групп, примыкающие к диагонали бор — астат,— типичные полупроводники (т. е. их электрическая проводимость с повышением температуры увеличивается, а не уменьшается). Характерная черта этих элементов — образование амфотерных гидроксидов (с. 151). Наиболее многочисленны d-металлы. В периодической таблице химических элементов Д. И. Менделеева они расположены между S- и р-элементами и получили название переходных металлов. У атомов d-элементов происходит достройка d-орбиталей. Каждое семейство состоит из десяти d-элементов. Известны четыре d-семейства 3d, 4d, 5d, и 6d. Кроме скандия и цинка, все переходные металлы могут иметь несколько степеней окисления. Максимально возможная степень окисления d-металлов +8 (у осмия, например, OsOj). С ростом порядкового номера максимальная степень окисления возрастает от III группы до первого элемента VIII группы, а затем убывает. Эти элементы — типичные металлы. Химия изоэлектронных соединений d-элементов весьма похожа. Элементы разных периодов с аналогичной электронной структурой d-слоев образуют побочные подгруппы периодической системы (например, медь — серебро — золото, цинк — кадмий — ртуть и т. п.). Самая характерная особенность d-элементов — исключительная способность к комплексообра-зованию. Этим они резко отличаются от непереходных элементов. Химию комплексных соединений часто называют химией переходных металлов. [c.141]



Скандий

Скандий (химический символ — Sc; лат. Scandium) — элемент третьей группы (по старой классификации — побочной подгруппы третьей группы), четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 21. Простое вещество скандий — лёгкий металл серебристого цвета с характерным жёлтым отливом. Существует в двух кристаллических модификациях: α-Sc с гексагональной решёткой типа магния, β-Sc с кубической объёмноцентрированной решёткой, температура перехода α↔β 1336 °C. Относится к редкоземельным элементам.

Нахождения в природе

Геохимия и минералогия

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 процессах он участия не принимает. Скандий является рассеянным элементом и входит в состав многих минералов. Собственно скандиевых минералов известно 2: тортвейтит (Sc, Y)2 Si2O7 (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), касситерит (0,005—0,2 %), вольфрамит (0—0,4 %), ильменорутил (0,0015—0,3 %), торианит (0,46 % Sc2O3), самарскит (0,45 %), виикит (1,17 %), ксенотим (0,0015—1,5 %), берилл (0,2 %), баццит (скандиевый берилл, 3—14,44 %). 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.

Месторождения

Самые значительные месторождения тортвейтита (минерала, наиболее богатого скандием) расположены на Мадагаскаре и в Норвегии.

История

Элемент был предсказан Д. И. Менделеевым (как экабор) в статье, датированной 11 декабря (29 ноября по старому стилю) 1870 года, и открыт в 1879 году шведским химиком Ларсом Нильсоном. Нильсон назвал элемент в честь Скандинавии.

Физические свойства

Скандий — лёгкий металл серебристого цвета с характерным жёлтым отливом. Существует в двух кристаллических модификациях: α-Sc с гексагональной решёткой типа магния (a=3,3085 Å; с=5,2680 Å; z=2; пространственная группа P63/mmc), β-Sc с кубической объёмноцентрированной решёткой, температура перехода α↔β 1336 °C, ΔH 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.

Химические свойства

Химические свойства скандия похожи на таковые у алюминия. В большинстве соединений скандий проявляет степень окисления +3. Компактный металл на воздухе покрывается с поверхности оксидной плёнкой. При нагревании до красного каления реагирует с фтором, кислородом, азотом, углеродом, фосфором. При комнатной температуре реагирует с хлором, бромом и йодом. Реагирует с разбавленными сильными кислотами; концентрированными кислотами-окислителями и HF пассивируется. Реагирует с концентрированными растворами щелочей.

Ион Sc3+ бесцветный диамагнитный, координационное число в водных растворах — 6. Как и в случае алюминия, гидроксид скандия амфотерен и растворяется как в избытке кислот, так и в избытке щелочей; с разбавленным раствором аммиака не реагирует. Хлорид, бромид, йодид и сульфат скандия хорошо растворимы в воде, раствор имеет кислую реакцию вследствие частичного гидролиза, при этом гидратация безводных солей сопровождается бурным выделением тепла. Фторид и фосфат скандия в воде не растворимы, но фторид растворятся в присутствии избытка фторид-ионов с образованием ScF63-. Карбид, нитрид, фосфид, сульфид и карбонат скандия водой нацело гидролизуются. Органические соединения скандия термически относительно устойчивы, но бурно реагируют с водой и воздухом. Они построены в основном при помощи σ-связей Sc-C и представлены алкильными производными и полимерными циклопентадиенидами.

Известны также соединения с низшими степенями окисления скандия (+2, +1, 0). Одно из простейших — тёмно-синее твёрдое вещество CsScCl3. В этом веществе представлены связи между атомами скандия. Моногидрид скандия ScH наблюдался спектроскопически в условиях высоких температур в газовой фазе. Также низшие степени окисления скандия обнаружены в металлоорганических соединениях.

Получение

Следует отметить значительные ресурсы скандия в золе каменных углей и проблему разработки технологии извлечения скандия при переработке углей на искусственное жидкое топливо.

Мировые ресурсы скандия

Скандий является рассеянным литофильным элементом (элемент горных пород), поэтому для технологии добычи этого элемента важно полное извлечение его из перерабатываемых руд и по мере развития металлургии руд-носителей скандия, его ежегодный объём добычи будет возрастать. Ниже приведены основные руды-носители и масса выделяемого из них попутного скандия:

  • Бокситы — 71 млн тонн переработки в год, содержат попутный скандий в объёме 710—1420 тонн;
  • Урановые руды — 50 млн тонн в год, попутный скандий 50—500 тонн в год;
  • Ильмениты — 2 млн тонн в год, попутный скандий 20—40 тонн в год;
  • Вольфрамиты — попутный скандий около 30—70 тонн в год;
  • Касситериты — 200 тысяч тонн в год, попутный скандий 20—25 тонн в год;
  • Цирконы — 100 тысяч тонн в год, попутный скандий 5—12 тонн в год.

Всего известно более сотни скандий-содержащих минералов, собственные его минералы (тортвейтит, джервисит) очень редки.

Скандий присутствует в каменном угле, и для его добычи можно вести переработку доменных чугунолитейных шлаков, которая была начата в последние годы в ряде развитых стран.

Производство и потребление скандия

В 1988 году производство оксида скандия в мире составило:

СтранаОбъём добычи,
не менее,
кг/год
Китай50
Франция100
Норвегия120
США500
Япония30
Казахстан700
Украина610
Россия958

Следует учесть колоссальные ресурсы скандия в России и бывшем Советском Союзе (данные по добыче весьма разрозненны, но объёмы добычи, по оценкам независимых специалистов, равны или превышают официальную мировую добычу). В целом, по оценкам независимых специалистов, в настоящее время основными продуцентами скандия (оксида скандия) являются Россия, Китай, Украина и Казахстан. Публикуемые в печати объёмы скандия/оксида скандия в США, Японии, Франции — это в большей степени вторичный металл и металл, закупленный на мировом рынке. В определённой степени в ближайшие годы ожидается значительный объём поступлений скандиевого сырья из Австралии, Канады, Бразилии.

Следует также отметить, что запасы редкоземельного сырья в Монголии, содержащего скандий, — это также перспективный источник скандия для скандиевой промышленности и развития металлургии скандия.

Скандий смело можно назвать металлом XXI века и прогнозировать резкий рост его добычи, рост цен и спрос в связи с переработкой огромного количества каменных углей (особенно переработка каменных углей России) на жидкое топливо.

Применение

Скандий — моноизотопный элемент, в природе встречается только один стабильный изотоп скандий-45.

Металлургия

Применение скандия в виде микролегирующей примеси оказывает значительное влияние на ряд практически важных сплавов, так, например, прибавление 0,4 % скандия к сплавам алюминий-магний повышает временное сопротивление разрыву на 35 %, а предел текучести на 65—84 %, и при этом относительное удлинение остаётся на уровне 20—27 %. Добавка 0,3—0,67 % к хрому повышает его устойчивость к окислению вплоть до температуры 1290 °C, и аналогичное, но ещё более ярко выраженное действие оказывает на жаростойкие сплавы типа «нихром» и в этой области применение скандия куда как эффективнее иттрия. Оксид скандия обладает рядом преимуществ для производства высокотемпературной керамики перед другими оксидами, так, прочность оксида скандия при нагревании возрастает и достигает максимума при 1030 °C, в то же время оксид скандия обладает минимальной теплопроводностью и высочайшей стойкостью к термоудару. Скандат иттрия — это один из лучших материалов для конструкций, работающих при высоких температурах. Определённое количество оксида скандия постоянно расходуется для производства германатных стёкол для оптоэлектроники.

Сплавы скандия

Главным по объёму применением скандия является его применение в алюминиево-скандиевых сплавах, применяемых в спортивной экипировке (мотоциклы, велосипеды, бейсбольные биты и т. п.) — везде, где требуются высокопрочные материалы. В сплаве с алюминием скандий обеспечивает дополнительную прочность и ковкость.

Например, легирование алюмо-магниевого сплава АМг6 скандием в отсутствие дополнительного упрочнения повышает предел прочности с 32 до 36 кгс/мм2, а предел текучести — с 16 до 24 кгс/мм2 (после 30-процентной нагартовки те же показатели составляют соответственно 42 и 33 кгс/мм2 у АМг6НПП против 45 и 36 кгс/мм2 у сплава 01570Н). Для сравнения, предел прочности на разрыв у чистого скандия около 400 МПа (40 кгс/мм2), у титана, например, 250—350 МПа, а у нелегированного иттрия — 300 МПа. Применение скандиевых сплавов в авиации и гражданском ракетостроении позволит значительно снизить стоимость перевозок и резко повысить надёжность эксплуатируемых систем, в то же время при снижении цен на скандий и его применение для производства автомобильных двигателей так же значительно увеличит их ресурс и частично КПД. Очень важно и то обстоятельство, что скандий упрочняет алюминиевые сплавы, легированные гафнием.

Важной и практически не изученной областью применения скандия является то обстоятельство, что подобно легированию иттрием алюминия легирование чистого алюминия скандием также повышает электропроводность проводов, и эффект резкого упрочнения имеет большие перспективы для применения такого сплава для транспортировки электроэнергии (ЛЭП). Сплавы скандия — наиболее перспективные материалы в производстве управляемых снарядов. Ряд специальных сплавов скандия, композитов на скандиевой связке весьма перспективен в области конструирования скелета киборгов. В последние годы важная роль скандия (и отчасти иттрия и лютеция) выявилась в производстве некоторых по составу суперпрочных мартенситностареющих сталей, некоторые образцы которых показали прочность свыше 700 кг/мм2 (свыше 7000 МПа).

Некоторое количество скандия расходуется для легирования жаростойких сплавов никеля с хромом и железом (нихромы и фехрали) для резкого увеличения срока службы при использовании в качестве нагревательной обмотки для печей сопротивления.

Сверхтвёрдые материалы

Скандий используется для получения сверхтвёрдых материалов. Так, например, легирование карбида титана карбидом скандия весьма резко поднимает микротвёрдость (в 2 раза), что делает этот новый материал четвёртым по твёрдости после алмаза (около 98,7—120 ГПа), нитрида бора (боразона), (около 77—87 ГПа), сплава бор-углерод-кремний (около 68—77 ГПа), и существенно больше, чем у карбида бора (43,2—52 ГПа), карбида кремния (37 ГПа). Микротвёрдость сплава карбида скандия и карбида титана около 53,4 ГПа (у карбида титана, например, 29,5 ГПа). Особенно интересны сплавы скандия с бериллием, обладающие уникальными характеристиками по прочности и жаростойкости.

Так, например, бериллид скандия (1 атом скандия и 13 атомов бериллия) обладает наивысшим благоприятным сочетанием плотности, прочности и высокой температуры плавления, и во многих отношениях подходит для аэрокосмической техники, превосходя в этом отношении лучшие сплавы из известных человечеству на основе титана, и ряд композиционных материалов (в том числе ряд материалов на основе нитей углерода и бора).

Микроэлектроника

Оксид скандия (температура плавления 2450 °C) имел важнейшую роль в производстве супер-ЭВМ: ферриты с малой индукцией при использовании в устройствах хранения информации позволяют увеличить скорость обмена данными в несколько раз из-за снижения остаточной индукции с 2—3 кГаусс до 0,8—1 кГаусс.

Источники света

Порядка 80 кг скандия (в составе Sc2O3) в год используется для производства осветительных элементов высокой интенсивности. Иодид скандия добавляется в ртутно-газовые лампы, производящие очень правдоподобные источники искусственного света, близкого к солнечному, которые обеспечивают хорошую цветопередачу при съёмке на телекамеру.

Изотопы скандия

Радиоактивный изотоп 46Sc (период полураспада 83,83 сут) используется в качестве «метки» в нефтеперерабатывающей промышленности, для контроля металлургических процессов и радиотерапии раковых опухолей.

Изотоп скандий-47 (период полураспада 3,35 сут) является одним из лучших источников позитронов.

Ядерная энергетика

В атомной промышленности с успехом применяется гидрид и дейтерид скандия — прекрасные замедлители нейтронов и мишень (бустер) в мощных и компактных нейтронных генераторах.

Диборид скандия (температура плавления 2250 °C) применяется в качестве компонента жаропрочных сплавов, а также как материал катодов электронных приборов. В атомной промышленности находит применение бериллид скандия в качестве отражателя нейтронов, и, в частности, этот материал, равно как и бериллид иттрия, предложен в качестве отражателя нейтронов в конструкции атомной бомбы.

Медицина

Важную роль оксид скандия может сыграть в медицине (высококачественные зубные протезы).

Лазерные материалы

Скандий используется в устройствах высокотемпературной сверхпроводимости, производстве лазерных материалов (ГСГГ). Галлий-скандий-гадолиниевый гранат (ГСГГ) при легировании его ионами хрома и неодима позволил получить 4,5 % КПД и рекордные параметры в частотном режиме генерации сверхкоротких импульсов, что создаёт весьма оптимистичные предпосылки для создания сверхмощных лазерных систем для получения термоядерных микровзрывов уже на основе чистого дейтерия (инерциальный синтез) уже в самом ближайшем будущем. Так, например, ожидается, что в ближайшие 10—13 лет лазерные материалы на основе ГСГГ и боратов скандия займут ведущую роль в разработке и оснащении лазерными системами активной обороны для самолётов и вертолётов в развитых странах, и параллельно с этим развитие крупной термоядерной энергетики с привлечением гелия-3, в смесях с гелием-3 лазерный термоядерный микровзрыв уже получен.

Производство солнечных батарей

Оксид скандия в сплаве с оксидом гольмия используется в производстве фотопреобразователей на основе кремния в качестве покрытия. Это покрытие имеет широкую область прозрачности (400—930 нм), и снижает спектральный коэффициент отражения света от кремния до 1—4 %, и при его применении у такого модифицированного фотоэлемента увеличивается ток короткого замыкания на 35—70 %, что, в свою очередь, позволяет увеличить выходную мощность фотопреобразователей в 1,4 раза.

МГД-генераторы

Хромит скандия используется как один из лучших и наиболее долговечных материалов для изготовления электродов МГД-генераторов, к основной керамической массе добавляют предварительно окисленный хром и спекают, что придаёт материалу повышенную прочность и электропроводность. Наряду с диоксидом циркония как электродным материалом для МГД-генераторов, хромит скандия обладает более высокой стойкостью к эрозии соединениями цезия (используемого в качестве плазмообразующей добавки).

Рентгеновские зеркала

Скандий широко применяется для производства многослойных рентгеновских зеркал (композиции: скандий-вольфрам, скандий-хром, скандий-молибден). Теллурид скандия очень перспективный материал для производства термоэлементов (высокая термо-э.д.с, 255 мкВ/К и малая плотность и высокая прочность).

В последние годы значительный интерес для авиакосмической и атомной техники приобрели тугоплавкие сплавы (интерметаллические соединения) скандия с рением (температура плавления до 2575 °C), рутением (температура плавления до 1840 °C), железом (температура плавления до 1600 °C), (жаропрочность, умеренная плотность и др).

Огнеупорные материалы

Важную роль в качестве огнеупорного материала специального назначения оксид скандия (температура плавления 2450 °C) играет в производстве сталеразливочных стаканов для разливки высоколегированных сталей, по стойкости в потоке жидкого металла оксид скандия превосходит все известные и применяемые материалы (так, например, наиболее устойчивый оксид иттрия уступает в 8,5 раза оксиду скандия) и в этой области, можно сказать, незаменим. Его широкому применению препятствует лишь весьма высокая цена, и в известной степени альтернативным решением в этой области является применение скандатов иттрия, армированных нитевидными кристаллами оксида алюминия для увеличения прочности), а также применение танталата скандия.

Производство фианитов

Важную роль играет оксид скандия для производства фианитов, где он является самым лучшим стабилизатором.

Люминофоры

Борат скандия, равно как и борат иттрия, применяется в радиоэлектронной промышленности в качестве матрицы для люминофоров.

Биологическая роль

Скандий не играет никакой биологической роли.

Соединения скандия

  • Ацетат скандия (Sc(CH3COO)3)
  • Ацетилацетонат скандия (Sc(C5H7O2)3)
  • Бромид скандия (ScBr3)
  • Гидроксид скандия (Sc(OH)3)
  • Диборид скандия (ScB2)
  • Йодид скандия (ScI3)
  • Карбонат скандия (Sc2(CO3)3)
  • Нитрат скандия (Sc(NO3)3)
  • Нитрид скандия (ScN)
  • Оксалат скандия(Sc2(C2O4)3)
  • Оксихинолят скандия ([Sc(C9H6NO)3C9H6OH])
  • Оксид скандия (Sc2O3)
  • Селенид скандия (Sc2Se3)
  • Сульфат скандия (Sc2(SO4)3)
  • Сульфид скандия (Sc2S3)
  • Фосфат скандия (ScPO4)
  • Фосфид скандия (ScP)
  • Фторид скандия (III) (ScF3)
  • Хлорид скандия (ScCl3)

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

 12              3456789101112131415161718
1H He
2LiBe BCNOFNe
3NaMg AlSiPSClAr
4KCa ScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr
5RbSr YZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe
6CsBaLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn
7FrRaAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLrRfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvTsOg
8UueUbnUbuUbbUbtUbqUbpUbhUbs 

Электрохимический ряд активности металлов

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu,
Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2,
W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

ТВ и радио: Интернет и СМИ: Lenta.ru

Пользователь Pikabu с ником Abortubil упрекнул редакторов интеллектуального шоу «Что? Где? Когда?» в безграмотности. Он опубликовал пост, в котором рассказал о том, как на игре 14 июня был задан вопрос, на который «заведомо невозможно ответить».

«Виталий Ваховский из Винницы попросил показать вам стилизованное изображение, размещенное в 2007 году на памятной марке. Виталий интересуется: что обозначено белым цветом?» — привел Abortubil слова ведущего. На картинке был изображен четырехугольник, поделенный на несколько цветных зон. Игрок после раздумий сказал, что белые квадраты обозначают людей, ходящих по музею, однако ведущий назвал правильным другой ответ: «Белым цветом обозначены химические элементы, которые не были открыты на момент создания таблицы Менделеева».

Автор поста был крайне удивлен таким ответом. «То есть, по мнению ведущего, белая область сверху и два квадрата по углам внизу — это тоже элементы? Или игрок должен был догадаться, что смысл имеют не все белые области, а только четыре квадрата в закрашенных зонах? Более того, авторы хотят сказать, что на момент издания периодической таблицы науке не были известны лишь четыре элемента (скандий, галлий, германий, технеций)?» — возмутился Abortubil.

Материалы по теме

00:02 — 25 февраля 2018

Больно умные

В России делают лучшие интеллектуальные шоу. Даже когда воруют идеи у Запада

00:02 — 15 июня 2020

Пользователь добавил, что на «стилизованном изображении» должно быть намного больше белых квадратов, так как многие из известных сегодня химических элементов не были открыты к моменту создания таблицы. «Помимо упомянутых выше скандия, галлия, германия и технеция должны быть “выколоты” такие элементы, как гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон, гафний, рений, полоний, астат, все лантаноиды, кроме лантана, церия, тербия и эрбия, а так же весь седьмой период исключая уран», — отметил автор поста.

«По итогу видно, как практически единственное интеллектуальное шоу, созданное в нашей стране, скатывается известно куда. Редакторы отказываются работать и проверять на адекватность вопросы, которые им присылают», — резюмировал Abortubil и назвал произошедшее позором.

В комментариях многие вспомнили другие ошибки, которые допускали редакторы интеллектуального шоу. К примеру, Mircenall рассказал о том, как перед игроком положили просо, колесо и мясо и попросили сказать, что можно добавить к этим предметам. Знаток ответил, что это могут быть приспособления для игры в серсо, так как это слово тоже заканчивается на «со», однако ведущий признал его ответ неверным, так как, по его мнению, слов с таким окончанием в русском языке больше нет. Многие также пожаловались на то, что вопросы в «Что? Где? Когда?» всегда проверяли общую эрудицию, а не конкретные специальные знания, однако в последнее время, по их мнению, эта тенденция изменилась.

В апреле стало известно, что в эфир игр «Что? Где? Когда?» после скандала вернется знаток Александр Друзь. Он был отстранен от участия после того, как в феврале 2019 года главред программы «Кто хочет стать миллионером?» Илья Бер сообщил, что Друзь пытался подкупить его, чтобы заранее получить ответы на вопросы шоу, и предлагал за это половину предполагаемого выигрыша. Магистр «Что? Где? Когда?» утверждал, что редактор выставил инцидент в ложном свете и пытался скрыть собственное мошенничество.

Что происходит в России и в мире? Объясняем на нашем YouTube-канале. Подпишись!

Скандий

Химический элемент скандий относится к переходным металлам и редкоземельным элементам. Он был открыт в 1879 году Ларсом Ф. Нильсоном.

Зона данных

Классификация: Скандий – переходный металл и редкоземельный элемент.
Цвет: серебристо-белый
Атомный вес: 44.9559
Состояние: цельный
Температура плавления: 1540 o C, 1813 г.2 К
Температура кипения: 2830 o C, 3103 K
Электронов: 21
Протонов: 21
Нейтроны в наиболее распространенном изотопе: 24
Электронные оболочки: 2,8,9,2
Электронная конфигурация: [Ар] 3d 1 4s 2
Плотность при 20 o C: 3.0 г / см 3
Показать больше, в том числе: температуры, энергии, окисление,
реакции, соединения, радиусы, проводимости
Атомный объем: 15,0 см 3 / моль
Состав: bcc: объемно-центрированный кубический
Удельная теплоемкость 0,6 Дж г -1 K -1
Теплота плавления 14,10 кДж моль -1
Теплота распыления 378 кДж моль -1
Теплота испарения 314.20 кДж моль -1
1 st энергия ионизации 631 кДж моль -1
2 nd энергия ионизации 1235 кДж моль -1
3 rd энергия ионизации 2389 кДж моль -1
Сродство к электрону 18,1 кДж моль -1
Минимальная степень окисления 0
Мин.общее окисление нет. 0
Максимальное число окисления 3
Макс. общее окисление нет. 3
Электроотрицательность (шкала Полинга) 1,36
Объем поляризуемости 17,8 Å 3
Реакция с воздухом сильный, ⇒ Sc 2 O 3
Реакция с 15 M HNO 3 легкая, ⇒ Sc (NO 3 ) 3
Реакция с 6 M HCl легкая, ⇒ H 2 , ScCl 3
Реакция с 6 М NaOH нет
Оксид (оксиды) Sc 2 O 3
Гидрид (-ы) ScHsub 2 , ScH 3
Хлориды ScCl 3
Атомный радиус 162 вечера
Ионный радиус (1+ ион)
Ионный радиус (2+ ионов)
Ионный радиус (3+ ионов) 88.17:00
Ионный радиус (1-ионный)
Ионный радиус (2-ионный)
Ионный радиус (3-ионный)
Теплопроводность 15,8 Вт · м -1 K -1
Электропроводность 1,5 x 10 6 См -1
Температура замерзания / плавления: 1540 o C, 1813 г.2 К

Скандий. Фотография Ref. (4)

Открытие скандия

Доктор Дуг Стюарт

Скандий был обнаружен Ларсом Ф. Нильсоном в 1879 году в Упсале, Швеция.

Нильсон изучал редкоземельные элементы, пытаясь выделить иттербий из минералов эвксенита и гадолинита.

Часть метода Нильсона требовала получения эрбия (оксида эрбия) из минералов, которая затем подвергалась реакции с образованием нитрата эрбия.

Он нагрел нитрат и обнаружил, что его образец содержал небольшие количества неизвестного элемента с низким атомным весом. (1), (2)

Спектральный анализ показал 30 уникальных спектральных линий, доказывающих существование нового элемента.

Нильсон назвал элемент скандий в честь латинского слова «Сканда», означающего Скандинавия, потому что этот элемент встречается в редких минералах, найденных здесь.

Он изучил скандий и определил, что его атомный вес равен 44 (по сравнению с 173 для иттербия). (1)

Per Thedore Cleve показал, что скандий обладает свойствами, аналогичными тем, которые Менделеев предсказал для эка-бора.

Металлический скандий был впервые получен в 1937 году Фишером и его коллегами. Они провели электролиз расплавов хлоридов скандия, лития и калия в графитовом тигле с вольфрамовой проволокой с расплавленным цинком в качестве электрода. (3)

Скандий – переходный металл. Он также считается редкоземельным элементом, потому что его химические свойства аналогичны редкоземельным элементам, и он содержится в тех же рудах.

Скандий – элемент, который химики обычно игнорируют!

Скандий используется в спортивном оборудовании, таком как валы для гольфа, бейсбольные биты, велосипедные рамы и удочки.

Очень разбавленный сульфат скандия используется для улучшения прорастания семян, таких как кукуруза, горох и пшеница.

Внешний вид и характеристики

Вредные воздействия:

Скандий считается малотоксичным.

Характеристики:

Скандий – мягкий, легкий серебристо-белый металл, который при контакте с воздухом становится слегка желтоватым или розовым.

Скандий почти такой же легкий (низкая плотность), как алюминий, но имеет гораздо более высокую температуру плавления.

Следовательно, он потенциально может использоваться в самолетах – скандий обычно не используется, поскольку он намного дороже алюминия.

Скандий реагирует со многими кислотами.

Когда скандий присутствует в соединениях, он обычно находится в трехвалентном состоянии, Sc 3+ .

Его оксид белого цвета, а большинство его солей бесцветны. (1) .

Использование скандия

Скандий используется в алюминиево-скандиевых сплавах для компонентов аэрокосмической промышленности и спортивного оборудования, такого как велосипедные рамы, удочки, валы для гольфа и бейсбольные биты.

Йодид скандия используется в ртутных лампах, которые используются для имитации солнечного света в студиях кино- и телеиндустрии. Оксид скандия (скандия) используется для изготовления «стадионных» огней высокой интенсивности.

Радиоактивный изотоп 45 Sc используется на нефтеперерабатывающих заводах в качестве трассирующего агента.

Очень разбавленный сульфат скандия используется для улучшения прорастания семян, таких как кукуруза, горох и пшеница.

Численность и изотопы

Изобилие земной коры: 22 частей на миллион по весу, 10 частей на миллион по молям

Изобилие солнечной системы: 40 частей на миллиард по весу, 1 часть на миллиард по молям

Стоимость, чистая: 1400 долларов за 100 г

Стоимость, оптом: $ за 100 г

Источник: Скандий в природе не встречается в свободном виде, но в незначительных количествах содержится в более чем 800 минералах.Редкие минералы из Скандинавии и Мадагаскара (тортвейтит, эвксенит и гадолинит) являются единственными известными концентрированными источниками этого элемента. В промышленных масштабах скандий получают как побочный продукт переработки урана.

Изотопы: Скандий имеет 13 изотопов, период полураспада которых известен, с массовыми числами от 40 до 52. Встречающийся в природе скандий состоит из одного стабильного изотопа 45 Sc.

Список литературы
  1. Per Enghag, Энциклопедия элементов: технические данные, история, обработка, приложения., Джон Вили и сыновья, 2004 г., стр. 451.
  2. Мэри Эльвира Уикс, «Открытие элементов», Kessinger Publishing, 2003 г., стр. 679, 680.
  3. Дэвид Р. Лид, 86-е издание Справочник CRC по химии и физике. CRC press 2005, 4-32.
  4. Фото Gibe, GNU FDL ».
Процитируйте эту страницу

Для интерактивной ссылки скопируйте и вставьте одно из следующего:

  Скандий 
 

или

  Факты об элементе Scandium 
 

Чтобы процитировать эту страницу в академическом документе, используйте следующую ссылку, соответствующую требованиям MLA:

 «Скандий». Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 октября 2012 г. Интернет.
. 

Скандий (Sc) – химические свойства, воздействие на здоровье и окружающую среду

Скандий

Скандий – мягкий серебристый переходный элемент, который встречается в редких минералах из Скандинавии.При контакте с воздухом он приобретает слегка желтоватый или розоватый оттенок. Скандий тускнеет на воздухе и легко загорается после возгорания. Он реагирует с водой с образованием газообразного водорода и растворяется во многих кислотах. Чистый скандий получают путем нагревания фторида скандия (ScF

3 ) с металлическим кальцием.

Применения

Скандий – одно из редких химических веществ, которое можно найти в домах в таком оборудовании, как цветные телевизоры, люминесцентные лампы, энергосберегающие лампы и очки.Использование скандия все еще растет, поскольку он подходит для производства катализаторов и полировки стекла.
Основное объемное применение – алюминиево-скандиевые сплавы для аэрокосмической промышленности и спортивного оборудования (велосипеды, бейсбольные биты и т. Д.), В которых используются высококачественные материалы. Было показано, что при сварке высокопрочных алюминиевых сплавов уменьшается образование трещин при затвердевании.

Скандий в окружающей среде

Скандий редко встречается в природе, так как он встречается в очень небольших количествах.Скандий обычно содержится только в двух разных типах руд. Торвейтит является основным источником скандия, а побочные продукты хвостов обогащения урана также являются важным источником. Мировое производство составляет всего 50 кг в год. Нет никакой оценки того, сколько потенциально доступно.
Скандий – лишь 50-й элемент по содержанию в очаге, он широко распространен, в следовых количествах встречается более чем в 800 минералах. Считается, что синий цвет аквамариновой разновидности берилла вызван скандием.
Только около 3% растений, которые были проанализированы на предмет скандия, показали его присутствие, и даже эти количества были крошечными: овощи содержали всего 5 частей на миллиард, хотя трава содержала 70 частей на миллиард.

Скандий не играет биологической роли. Только следовые количества попадают в пищевую цепочку, поэтому ежедневное потребление в среднем составляет менее 0,1 микрограмма.

Скадиум не токсичен, хотя высказывались предположения, что некоторые из его соединений могут быть канцерогенными.

Скандий наиболее опасен в производственной среде, так как воздух может вдыхать влагу и газы.Это может вызвать эмболию легких, особенно при длительном воздействии. Скандий может представлять угрозу для печени, когда накапливается в организме человека.

Скандий сбрасывается в окружающую среду во многих различных местах, в основном на предприятиях, производящих бензин. Он также может попасть в окружающую среду при выбрасывании бытовой техники. Скандий будет постепенно накапливаться в почвах и водных почвах, что в конечном итоге приведет к увеличению его концентрации в организме человека, животных и частиц почвы.
У водных животных скандий вызывает повреждение клеточных мембран, что оказывает негативное влияние на размножение и функции нервной системы.

Вернуться к Периодическая таблица элементов



Скандий | Наука | The Guardian

Сегодняшним элементом является скандий, с которым многие из вас, возможно, не знакомы. (Единственная причина, по которой я что-то знаю об этом, состоит в том, что я был членом клуба велосипедных гонок, а велосипедные рамы и компоненты из скандиевого / алюминиевого сплава всегда вызывали много споров.Но я ничего не слышал об этом ни до, ни после, за исключением кратких упоминаний на уроках химии.)

Скандий, возможно, является первым из переходных металлов. (Переходные металлы относятся к структуре электронной оболочки элемента, особенности, которая придает всем переходным металлам ряд общих свойств, включая способность проводить электричество. Однако, согласно некоторым определениям переходных металлов, скандий вместо этого может быть классифицирован как редкоземельный элемент.) Его атомный номер – 21 , а атомный символ – Sc . Его название происходит от латинского Scandia , что означает «Скандинавия» – вероятно, потому, что он был обнаружен в нескольких минералах из Скандинавии.

Скандий – мягкий металл серебристого цвета, неравномерно распределенный в земной коре. Обычно он содержится в качестве микроэлемента в минералах, хотя месторождения торвейтита в Скандинавии могут содержать до 45% скандия.

В этом видео наш любимый сумасшедший профессор рассказывает нам больше о Менделееве, периодической таблице и скандии:

Возможно, вам будет интересно прочитать немного о предсказании Менделеева, которое он сделал на основе своей периодической таблицы элементов, которую он разработан, чтобы упорядочить наше понимание элементов и их химических свойств.

Вы уже встречали эти элементы:

Кальций: Ca , атомный номер 20
Калий: K , атомный номер 19
Аргон: Ar , атомный номер 18
Хлор: Cl , атомный номер 17
Сера: S , атомный номер 16
Фосфор: P , атомный номер 15
Кремний: Si , атомный номер 14
Алюминий: Al , атомный номер 13
Магний: Mg , атомный номер 12
Натрий: Na , атомный номер 11
Неон: Ne , атомный номер 10
Фтор: , атомный номер 9
Кислород: O , атомный номер 8
Азот: N , атомный номер 7
Углерод: C , атомный номер mber 6
Бор: B , атомный номер 5
Бериллий: Be , атомный номер 4
Литий: Li , атомный номер 3
Гелий: He , атомный номер 2
Водород: H , атомный номер 1

Вот замечательная интерактивная Периодическая таблица элементов, которая действительно действительно забавная игра!

.

электронная почта: [email protected]
twitter: @GrrlScientist

Элемент, символ, свойства, факты, использование

Что такое скандий?

Скандий представляет собой химический элемент или переходный металл группы 3 Периодической таблицы с атомным номером 21 и символом Sc. Он имеет только одну общую степень окисления или состояние +3 из-за наличия трех валентных электронов. Скандий – серебристо-белый умеренно мягкий металл, который обычно встречается с лантаноидами из-за отсутствия характеристик переходных металлов.По химическому составу скандий напоминает металлический алюминий. Поэтому русский химик Дмитрий Иванович Менделеев назвал его экабороном.

Где находится скандий?

В земной коре скандий не является редкостью, он содержится в лантаноидах и урановой руде (0,02 процента Sc 2 O 3 ), которые могут быть получены в качестве побочного продукта. Торвейтит (Sc 2 SiO 7 ) – это скандиевый минерал, который встречается в основном в Норвегии.

Скандий по таблице Менделеева

Скандий, иттрий и лантан составляют 3-ю группу периодической таблицы.Они являются начальными участниками первых трех переходных серий. Они имеют электронную конфигурацию d 1 s 2 над закрытой оболочкой из благородного газа.

Свойства скандия

Серебристо-белая гексагональная кристаллическая решетка, скандий имеет электронную конфигурацию валентной оболочки [Ar] 3d 1 4s 2 . Обычная степень окисления или состояние металла +3 без d-электрона. Некоторые физико-химические свойства металла приведены под таблицей

.
Свойства скандия
Атомный номер 21
Атомный вес 44.95
Электронная конфигурация [Ар] 3d 1 4s 2
Блок д-блок
Период период-4
Группа группа-3
Кристаллическая структура гексагональный закрытый в упаковке
Тепловая мощность 25,52 Дж моль -1 K -1
Температура плавления 1539 ° С
Температура кипения 2836 ° С
Плотность 2.98 г / см 3
Степень окисления +3
Электроотрицательность 1,36 (шкала Полинга)
Энергия ионизации
(кДж / моль)
1-й 2-я 3-я
633,1 12,5 2388

Производственный процесс

Минералы скандия можно обрабатывать аналогично бокситу для получения нерастворимого ScO (OH) и дегидратации закиси водорода с образованием Sc 2 O 3 .Металл получают электролизом расплавленной смеси трихлорида скандия (ScCl 3 ), хлорида калия (KCl) и хлорида лития (LiCl). Это 50-й по содержанию элемент в окружающей среде Земли и 23-й по распространенности элемент на Солнце из-за его высокого космического содержания.

Изотопы элемента

В природе 45 Sc является наиболее стабильным изотопом скандия. Он также имеет тринадцать нестабильных короткоживущих радиоактивных изотопов с атомными массами от 36 до 61. 46 Sc – наиболее стабильный радиоактивный изотоп (период полураспада 83,8 дня), а 39 Sc – наименее стабильный изотоп с периодом полураспада менее 300 наносекунд. В первую очередь изотопы кальция или титана образуются в результате радиоактивного распада изотопов скандия. При атомной массе ниже 46 в основном образуются изотопы кальция, а при атомной массе выше 46 в результате ядерной реакции образуются изотопы титана.

Факты о скандии

  • По химическому составу и свойствам скандий очень похож на элемент алюминий.Оба металла находятся в состоянии +3 или образуют трехвалентные ионы, такие как Al +3 и Sc +3 .
  • Он менее электроположителен, чем кальций предыдущего члена группы.
  • Скандий является переходным элементом из-за наличия d-электрона. Однако не многие свойства (переменная степень окисления) связаны с Sc. Поэтому он больше похож на непереходные металлы.
  • Sc растворяется как в кислотах, так и в щелочах, но не реагирует со смесью 1: 1 азотной кислоты и фтористоводородной кислоты из-за образования защитных слоев.
  • Азот соединяется с ним при высоких температурах с образованием ScN, который при гидролизе водой.

Химические соединения

Галогенид скандия

Галогены, такие как фтор, хлор и бром, реагируют со скандием с образованием ионных галогенидов (ScX 3 ). ScF 3 , единственный нерастворимый галогенид, который растворяется во фториде аммония или фториде щелочного металла с образованием октаэдрических ионов [ScF 6 ] -3 . Трихлорид, подобный ScCl 3 , изоструктурен AlCl 3 .Реакция ScCl 3 с избытком скандия при высокой температуре дает низшие галогениды (ScCl), которые содержат слоистую структуру.

Оксид скандия

Оксид скандия (III) или скандий – это оксид металла, имеющий химическую формулу Sc 2 O 3 . Он амфотерный по своей природе. Sc2O3 растворяется в кислотах с образованием солей Sc (III). При избытке NaOH получается Na 3 [Sc (OH) 6 ] -3 .

Использование скандия

  • Скандиевый сплав прочен, как титан, и легок, как алюминий. Он используется для производства компонентов аэрокосмической техники, спортивного оборудования, материалов с высокими эксплуатационными характеристиками для бейсбольных бит и рам для велосипедов.
  • Сплав используется в российских военных самолетах типа МИГ-21 и МиГ-29.
  • Радиоактивные изотопы 46 Sc используется в качестве индикатора в процессе нефтепереработки.
  • В США и крупных промышленных округах используются галогенидные лампы скандия для получения высокоэффективного света, такого как солнечный свет, который широко используется в телевизионной промышленности.

Скандий – MMTA

21 год Sc 44,95591

См. Металлические нормы для скандия
Химический элемент Скандий Температура плавления ° C 1541
Химический знак сбн Температура кипения ° C 2831
Атомный номер 21 Плотность г / см 3 3
Атомный вес 44.95591 оксид Sc2O3

Недвижимость

Скандий – мягкий серебристый, желто-белый металл, входящий в группу 3 Периодической таблицы, возглавляющий список из 10 металлов, называемых переходными элементами первого ряда. Скандий – 35-й элемент земной коры по распространенности. На воздухе он тускнеет и легко горит после возгорания. Он реагирует с водой с образованием газообразного водорода и растворяется во многих кислотах.Скандий – очень легкий металл с довольно высокой температурой плавления и хорошей устойчивостью к коррозии. Это также редкий металл не потому, что его трудно найти, а потому, что его трудно найти в больших количествах (например, в руде), и он тонко распределен по всему миру (0,0025% земной коры), поэтому сбор и очистка вещества дорогая и требует много времени. Интересно, что скандий в большей концентрации содержится на Солнце и некоторых других звездах.

История

Скандий – один из элементов, предсказанных Дмитрием Менделеевым при разработке своей Периодической таблицы в 1869 году.Менделеев заметил, что между кальцием (40) и титаном (48) существует разрыв в атомных весах, и поэтому он предсказал существование скандия (44). Лишь 10 лет спустя это предсказание подтвердил Ларс Фредерик Нильсон, который в то время был профессором аналитической химии в Упсальском университете, Швеция. Во время анализа минерала под названием эвксенит Нильсон смог извлечь оксид эрбия, из которого затем извлек оксид иттербия и другой оксид, который он не смог определить.Анализируя атомный спектр этих оксидов, он смог определить, что неизвестный оксид на самом деле был оксидом нового элемента. Затем он определил, что этот новый элемент имеет атомный вес 44, и показал, что его оксид имеет форму Sc2O3. Новый элемент был назван скандием, поскольку Нильсон считал, что минерал эвксенит, из которого он извлек скандий, был найден только в Скандинавии. Нильсон не дожил до того, чтобы увидеть свой новый элемент в чистом виде, так как только в 1937 году образец скандия был получен с помощью электролиза расплавленного хлорида скандия, растворенного в расплаве хлоридов других металлов.Открытие скандия привело к повсеместному признанию предсказательной силы Периодической таблицы.

Источники

Хотя ресурсы скандия относительно велики, он широко рассредоточен в ничтожных количествах. Считается, что мировое первичное производство скандия составляет всего несколько тонн в год, из которых примерно 1% превращается в металл. Эта цифра нечеткая из-за отсутствия точных данных о китайских рудниках редкоземельных элементов. Хотя скандий не добывается в больших количествах, в хвостах имеется достаточное количество для удовлетворения спроса.Большая часть металлического скандия поступает из военных запасов (извлекаемых из урановых хвостов) в Казахстане и других странах бывшего Советского Союза.

использует

Расход составляет порядка 5000 кг / год и обычно используется в алюминиевых сплавах в качестве измельчителя зерна. Первоначально скандий-алюминиевые сплавы использовались в носовых обтекателях советских баллистических ракет, запускаемых с подводных лодок, поскольку они позволяли ракете пробивать арктическую ледяную шапку (снизу) без каких-либо повреждений.

Сегодня алюминиево-скандиевые сплавы в основном используются для изготовления мелких деталей аэрокосмической промышленности и высококачественного спортивного оборудования. Сплавы скандия особенно желательны для использования, например, в бейсбольных битах, клюшках для лакросса и велосипедных рамах. Небольшие количества скандия также используются в лампах высокой интенсивности и топливных элементах, а также в огнестрельном оружии.

Список литературы
  • Эмсли, Джон. Nature’s Building Blocks, A-Z Guide to the Elements, New Edition , Oxford University Press, 2011
  • Грей, Теодор. Элементы, визуальное исследование каждого известного атома во Вселенной , Black Dog & Leventhal Publishers, Inc, NY, 2009
  • Stwertka, Albert. Руководство по элементам, 3-е издание , Oxford University Press, 2012

Скандий последний раз модифицирован: 24 июня 2016 г., MMTA

EniG. Периодическая таблица элементов

ПЕРЕХОДНЫЙ ЭЛЕМЕНТ: ГРУППА СКАНДИА


Атомный номер: 21
Номера групп: 3
Период: 4
Электронная конфигурация: [Ar] 3d 1 4s 5 2
Формальное число окисления: +3
Электроотрицательность: 1.36
Атомный радиус / мкм: 160,6
Относительная атомная масса: 44,955 908 (5)

Скандий был обнаружен Ларсом Фредриком Нильсоном (Швеция) в 1879 году. Название происходит от латинского слова Scandia , что означает Скандинавия . Это довольно мягкий серебристо-белый металл. Он легко горит и легко тускнеет на воздухе и реагирует с водой с образованием газообразного водорода. Скандий встречается в основном в минералах тортвейтиле (~ 34% скандия), виките и в некоторых оловянных и вольфрамовых рудах.Чистый скандий получается как побочный продукт переработки урана. Металлический скандий используется в некоторых аэрокосмических приложениях. Оксид скандия (Sc2O3) используется в производстве электрических ламп высокой интенсивности. Йодид скандия (ScI3) используется в лампах, излучающих свет, имеющий цвет, близкий к естественному солнечному свету. Цена слитка скандия чистотой 99,9% составляет 263,10 евро за 1 г.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Плотность / г дм -3 : 2989 (273 K)
Молярный объем / см 3 моль -1 : 15.04 (273 K)
Удельное электрическое сопротивление / мкОм · см: 61 (20 ° C)
ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА
Теплопроводность / Вт · м -1 K -1 : 15,8
Точка плавления / ° C: 1541
Точка кипения / ° C: 2836
Теплота плавления / кДж моль -1 : 15,9
Теплота испарения / кДж моль -1 : 376.1
Теплота распыления / кДж моль -1 : 376,02
ЭНЕРГИЯ ИОНИЗАЦИИ
Энергия первой ионизации / кДж моль -1 : 633.09
Энергия второй ионизации / кДж моль -1 : 1234,99
Третья энергия ионизации / кДж моль -1 : 2388,67
КОЛИЧЕСТВО ЭЛЕМЕНТОВ
в атмосфере / ppm:
в земной коре / ppm: 30
в океанах / ppm: 0.00004
КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
Кристаллическая структура: шестиугольная
Размеры элементарной ячейки / пм: a = 330,90, c = 527,3
Пространственная группа: P6 3 / mmc
ИЗОТОПЫ
Изотоп Относительная атомная масса Массовый процент (%)
45 Sc 44.955910 (1) 100
ПОТЕНЦИАЛ СОКРАЩЕНИЯ
Сбалансированная полуреакция E o / V
Sc 3+ + 3e → Sc (s) – 2.08

C&EN: ЭТО ЭЛЕМЕНТ: ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА

СКАНДИЙ

ГУННАР РААДЕ , УНИВЕРСИТЕТ ОСЛО

R Считающийся большинством людей очень экзотическим элементом, скандий не так уж и редок. Его среднее содержание в земной коре составляет 22 ppm, что можно сравнить с 25 ppm для кобальта и 13 ppm для свинца.Другие известные нам металлы, такие как молибден, олово, вольфрам, серебро и золото, намного ниже по содержанию в земной коре. В то время как эти другие металлы, как правило, концентрируются в рентабельных месторождениях, проблема со скандием заключается в том, что он диспергирован в обычных породообразующих минералах. Соответственно, минералы со скандием в качестве основного компонента немногочисленны и редки. Это делает скандий интересным элементом для минералогов и геохимиков. Хотя общий рынок на сегодняшний день относительно невелик, растущий спрос на скандий требует дополнительных усилий, чтобы лучше понять распределение элемента и найти новые месторождения.

На данный момент известно только девять основных минералов скандия (год первого описания в скобках): тортвейтит (1911 г.), баззит (1915 г.), колбекит (1926 г.; первоначально не считался скандиевым минералом), джервисит (1982 г.), каскандит (1982 г.) ), юонниита (1997 г.), претулита (1998 г.), скандиобабингтонита (1998 г.) и кристиансенита (2002 г.). Кольбекит, юонниит и претулит – фосфаты; остальное – силикаты. Еще несколько новых видов находятся в процессе формального описания. Thortveitite, Sc 2 Si 2 O 7 , когда-то был самым дорогим минералом в мире и производился в небольших количествах из гранитных пегматитов на юге Норвегии.Из него были произведены радиоактивные изотопы кальция для использования в медицине.

В минералах наиболее распространенным механизмом замещения скандия является замещение алюминия и трехвалентного железа. Это основная причина рассеивания скандия в литосфере, которая объясняется валентностью скандия (Sc 3+ ) и сходством ионных радиусов. Скандий также может заменять иттрий и тяжелые лантаноиды (редкоземельные элементы), несмотря на большую разницу в ионных радиусах.Включение скандия в минералы, содержащие магний, марганец и двухвалентное железо, или ниобий, тантал, олово и цирконий, объясняется различными связанными (гетеровалентными) замещениями; например, Sc 3+ + (Ti, Sn) 4+ (Fe, Mn) 2+ + (Nb, Ta) 5+ , Sc 3+ + Na + (Mg , Fe) 2+ + Ca 2+ , Sc 3+ + Ca 2+ Sn 4+ + Na + и Sc 3+ + P 5+ Zr 4+ + Si 4+ .Неудивительно, что скандий – это дисперсный элемент! В обычных породах он в основном присутствует в ферромагнезиальных минералах, таких как пироксены, амфиболы, слюды, гранаты и минералы группы эпидота.

КАМЕННЫЙ ТВЕРДЫЙ Торвейтит, Sc 2 Si 2 O 7 , такие как эти кристаллы из Норвегии, когда-то был самым дорогим минералом в мире.
ФОТО ТОМ В. СЕГАЛЬСТАД
Из-за своей дисперсной природы и, как следствие, низкой концентрации, скандий производится исключительно как побочный продукт при переработке различных руд, а также извлекается из хвостов горных выработок.Основными странами-производителями скандия являются Китай, Россия, Украина и Казахстан. Будущие ресурсы известны в США, Австралии и Норвегии. Неоткрытые ресурсы скандия, вероятно, очень велики.

Исследования использования скандия в алюминиевых сплавах начались в Советском Союзе в 1970-х годах, хотя такие сплавы были запатентованы в США в 1971 году. В 1980-х годах российские ученые внедрили скандий в несколько систем сплавов. Некоторые из преимуществ использования скандия в алюминиевых сплавах заключаются в измельчении зерна во время литья и сварки, повышенной прочности выделений Al 3 Sc, повышенном сопротивлении рекристаллизации и улучшенных сверхпластических свойствах.Было заявлено, что скандий обеспечивает самый высокий прирост упрочнения на атомный процент любого из других легирующих алюминий элементов.

Основные области применения скандия – высокопрочные алюминиевые сплавы, металлогалогенные лампы высокой интенсивности, электроника и лазерные исследования. Недавно разработанная область применения – сварочная проволока, и в будущем ожидается появление топливных элементов. В России разработано около 15 различных коммерческих сплавов Al-Sc, и некоторые из них используются в аэрокосмической отрасли.В Европе и США скандийсодержащие сплавы были оценены для использования в конструктивных деталях самолетов. Сочетание высокой прочности и легкого веса делает сплавы Al-Sc пригодными для множества применений.

Но высокая цена скандия до сих пор ограничивала широкое использование таких сплавов в западном мире. Используется в основном в спортивном оборудовании, таком как бейсбольные биты и биты для софтбола, велосипедные рамы, клюшки для лакросса и даже в рамах и баллонах пистолетов! При текущих ценах обычно добавляется 0.Добавление 2 мас.% Sc к алюминиевому сплаву увеличивает цену в четыре раза. Однако, если цена упадет на 90% и более, скандий будет незамедлительно востребован для крупносерийного производства нескольких типов сплавов. Конечно, такое развитие событий зависит от стабильных долгосрочных поставок. Убежден, что впереди нас ждет расцвет скандия.


Гуннар Рааде – старший хранитель минералов в Геологическом музее Университета Осло, Норвегия. Он участвовал в описании 13 новых видов минералов, в том числе одного нового минерала скандия (кристиансенита).

Верх

Новости химии и машиностроения
Copyright © 2003 Американское химическое общество


ОБЗОР СКАНДИА
Название: От латинского Scandia, Scandinavia.
Атомная масса: 44.96.
История: Обнаружен в 1879 году Ларсом Ф. Нильсоном в Упсале, Швеция, в минерале эвксените, который еще не был обнаружен за пределами Скандинавии.
Происхождение: Не обнаружен как свободный металл. Он встречается в незначительных количествах более чем в 800 минеральных формах. Сегодня скандий обычно получают как побочный продукт переработки урана.
Внешний вид: Серебристо-белый, мягкий металл.
Поведение: Металлический скандий тускнеет на воздухе и легко горит с образованием оксида скандия. При мелком измельчении или нагревании металл растворяется в воде. Скандий очень реактивен по отношению к галогенам, образуя тригалогениды. При проглатывании он умеренно токсичен, а соли скандия считаются канцерогенами.
Использование: Используется в лампах с парами ртути для высокоинтенсивного освещения, которое приближается к солнечному свету.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *