Подгруппа скандия

Кроме непосредственных членов этой подгруппы – скандия, иттрия, лантана и актиния, к ней примыкают элементы номеров 58–71, объединяемые под названием лантанидов, а также элементы номеров 90 и выше – актиниды.

Общая характеристика

К подгруппе скандия, кроме указанных выше элементов, относятся еще элементы порядковых номеров 58—71, называемые элементами редких земель или лантанидами.

Все элементы подгруппы скандия, в том числе и лантаниды , содержат два электрона в наружном слое атома. В предыдущем слое скандий, иттрий, лантан и актиний,, а также лантаниды — гадолиний и лютеций — содержат по девять электронов, все же остальные лантаниды — по восемь электронов.

Максимальная валентность элементов подгруппы скандия, как правило, равна трем. Однако церий, кроме того, образует ряд производных, в которых он четырехвалентен. Известны также окислы четырехвалентных празеодима и тербия, но они довольно неустойчивы.

Нахождение в природе

Sc – 2·10^–4%, Y – 5·10^–4%, La – 2·10^–4%, Ас – 5·10^–15%.

В природе описываемые элементы обычно встречаются в тесной смеси друг с другом, а также с элементами четвертой группы — цирконием, гафнием и торием. Одним из главных источников их получения служит минерал монацит, представляю-щий собой смесь фосфатов церия, лантана и др. Выделение из. монацита отдельных элементов является очень сложной задачей ввиду большого сходства в их свойствах. Особенно трудно под-даются разделению лантаниды.

Богатые каким–либо одним из них минералы встречаются крайне редко. В более или менее чистом состоянии был пока выделен (путем электролиза расплавленного LaCl₃ ) только лантан.

Строение

мент	Символ	Атомный вес	Порядковый номер	Распределение	электронов по слоям
Скандий	Sc	44,96	21	2	8	9	2
Иттрий	Y	88,92	39	2	8	18	9	2
Лантан	La	138,92	57	2	8	18	18	9	2
Актиний	Ac	227	89	2	8	18	32	18	9	2

Физические свойства. 

Иттрий, лантан и актиний (Y, La, Ас) — серебристо-белые металлы, скандий (Sc) имеет желтоватый оттенок; они пластичные, электропроводные, ковкие; металлы Sc и Y не изменяются на воздухе, a La и Ас тускнеют, покрываясь оксидной пленкой. Лантан способен загораться на воздухе в результате трения или удара частиц металла. Актиний — радиоактивный элемент с периодом полураспада 22 года.

Химические свойства.

 Данные металлы очень активны, по свойствам напоминают магний и кальций.

1. Взаимодействие с простыми веществами:

О при нагревании реагируют с неметаллами — кислородом, азотом, серой, фосфором, углеродом, водородом, галогенами с образованием стехиометрических соединений:

О образуют тугоплавкие соединения с малоактивными металлами.

2. Взаимодействие со сложными веществами:

Они легко растворяются в любых кислотах, кроме плавиковой и фосфорной:

Они взаимодействуют медленно с водой с выделением водорода:

Они не растворяются в щелочах.

Соединения

Оксиды Э₂0₃ — бесцветные кристаллические вещества с высокими температурами плавления (2280—2450 °С).

Получение осуществляют:

О нагреванием металлов с кислородом: 

О прокаливанием гидроксидов и солей:

Гидроксиды Э(ОН)₃ — студнеобразные белые осадки, получаемые при обработке щелочами растворов солей Э³⁺. Гидроксид скандия получают гидролитическим осаждением хлорида скандия тиосульфатом (количественное определение скандия):

Химические свойства. 

Оксиды и гидроксиды рассматриваемых металлов проявляют основные свойства. В ряду Sc₂0₃ -» -> Y₂0₃ -> La₂0₃ и Sc(OH)₃ Y(OH)₃ -> La(OH)₃ основные свойства усиливаются, что проявляется, например, в увеличении скорости взаимодействия их с разбавленными кислотами:

Амфотерные свойства проявляют только гидроксид и оксид скандия при сплавлении со щелочами:

Комплексные соединения.

Соли скандия, иттрия, лантана в воде присутствуют в виде аквакатионов состава [Э(Н₂0)_Л]³⁺ (п = = 4—9). Карбонаты, фосфаты, фториды, оксалаты, сульфаты в присутствии избытка своих анионов образуют ацидокомплек- сы: (NH₃)₃[ScF₆], K₃[Y(C0₃)₂], K₃[Sc(C₂0₄)₃], Na[Sc(S0₄)₂].

Применение. Скандий используется как конструкционный материал в авиа- и ракетостроении, как легирующая добавка в металлургии.

Иттрий находит применение в качестве компонента материалов ядерных реакторов, компонента огнеупорной прозрачной керамики, при изготовлении лазерных и ферромагнитных материалов.

Соединения Sc, Y, La широко применяются в качестве люминофоров, используются как катализаторы.

Токсикология. Воздействие металлов на человека наблюдается при добыче, обогащении и переработке руд из-за радиационного воздействия примесей Ac, Th и U.