Скандий

СКАНДИЙ, Sc (от лат. Scandia — Скандинавия * а. scandium; н. Skandium; ф. scandium; и. escandio), — химический элемент III группы периодической системы Менделеева; относится к редкоземельным элементам, атомный номер 21, атомная масса 44,9559. Природный скандий представлен одним стабильным изотопом 45Sc. Известно 10 искусственных изотопов скандия. Существование скандия предсказано Д. И. Менделеевым в 1870. Открыт в 1879 шведским химиком Л. Нильсом при изучении природных минералов гадолинита и эвксенита, найденных на территории Скандинавского полуострова. Металлический скандий впервые получен немецким химиком Э. Фишером в 1937.

Скандий — мягкий серебристый металл с жёлтым оттенком. Существует в двух кристаллических модификациях: до 1336°С устойчива а-модификация с гексагональной решёткой, а = 0,3308 нм и с = 0,5265 нм; свыше 1336°С — b-модификация с кубической объёмноцентрированной решёткой. Атомный радиус скандия 0,164 нм, ионный радиус Sc³⁺ 0,078 нм; плотность 3020 кг/м³; t плавления 1541°С; t кипения 2850°С; теплопроводность 11,3 Вт/(м•К); теплоёмкость С0р 25,51 Дж/(моль•К); удельное электрическое сопротивление 66,6•10^-4 (Ом•м), температурный коэффициент линейного расширения 11,4•10^-6 К^-1. Скандий — слабый парамагнетик. Степень окисления +3, редко +2. На воздухе скандий покрывается защитной оксидной плёнкой Sc₂О₃; взаимодействует с разбавленными неорганическими кислотами. Большинство солей скандия хорошо растворяются в воде; при 450°С взаимодействует с Н, образуя гидрид; при 400-600°С — с галогенами; при 600-900°С — с азотом. Скандий склонен к образованию комплексных соединений различного типа.

Среднее содержание (кларк) скандия в земной коре 1•10^-3% (по массе). Концентрируется в результате магматических, гидротермальных и гипергенных процессов. Известны два очень редких собственных минерала скандия — тортвейтит (Sc₂Si₂О₇) и стерреттит (Sc_PО₄•2H₂О). Свыше 100 минералов содержат от 0,001 до 0,4% скандия.

Скандий в виде оксидов попутно извлекают при гидро- и пирометаллургической переработке концентратов вольфрамовых, оловянных, титановых, урановых руд, а также бокситов. Оксиды скандия фторируют или хлорируют, а затем получают металлический скандий термическим восстановлением его галогенида металлическим кальцием в высоком вакууме при 1600-1700°С с последующей вакуумной переплавкой и дистилляцией. Применяется скандий как компонент лёгких сплавов с высокими прочностными и антикоррозионными свойствами в фильтрах для поглощения тепловых нейтронов. Оксид скандия — компонент керамических материалов и огнеупорных покрытий с повышенными прочностными, тепло- и электроизоляционными свойствами; активатор свечения кристаллофосфоров.