Большаков - Химия и технология редких и рассеянных элементов (т.2) (1108617), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Их получают взаимодействием раствора 5с,(ЯО,), и Ме,80, (где Ме — 1Л, 5[а, К, ЙЬ, Сз) с раствором Ва(СЬ[5), в соотношении 5с": Ме+: СЬ[5 =1:3:6 Яс,(ЗОа) а Ь ЗМеаЮ~ + 6Ва(СЮ), = 2ме, [зс(СХЯ)в! + Впала Меа[5с(СЬ[5)а! — гигроскопичные соединения; связь скандия с гРуппой СЬ[5 осуществляется через атом Ь[. Растворимость их уменьшается с увеличением радиуса катиона внешней сферы, что видно из следующего: при 20' растворимость составляет 78,05% 1Л,[5с(Ь[С5)а! 1ЗЩ), 75,71% 5[аз[Бе(Ь[С5)в! 4НаО 73 00% Кз[5с(Ь[СЯ)м 71 82% ЙЬ,[5с(Ь[СБ),[, 70,48% Сз,[5с(Ь[С5),!. Термическая устойчивость возрастает по ряду катионов 1.! «- 5[а - К - рсЬ(Сз. Полное обезвоживание соединения лития протекает одновременно с разложением.
Для 280 — 800' Зса(СаОа)а — — -~ Яса08 + ЗСО + ЗСО0 Безводный оксалат скандия и крнсталлогидраты растворяются в воде: 60 мг/л в пересчете на Бс208 при 25 . Растворимость значительно возрастает в присутствии минеральных кислот, оксалата аммония и аммиака, что резко отличает оксалат скандия от оксалатов РЗЭ (табл.
4). Оксалат скандия образует двойные соединения с оксалатами Таблица 4 Растворимость оксалата сканхия В расчете на всаО„ г/л Концентрация кнсло- ти, % Температура, 'С Растаорнтель 0,060 0,413 7,54 13,87 21,60 8,!7 17,36 32,8 0,861 9,73 7,05 Вола НС! 25 25 25 25 60 25 25 50 25 25 50 1 10 20 15 !О 20 10 5 15 5 Н(бо Н ЗО аммония, натрия н калия Меб(50(С20е)8) 5Н20.
Эти соединения растворяются в воде, неустойчивы и легко гндролизуются. Некоторые из — 1О соединений (т)а, К, )т(На характерно образование безводных гексароданоскандиатов 116!. Соли органических кислот. Скандий, как и РЗЭ, образует соединения с органическими кислотами (щавелевой, уксусной, винной, лимонной и др.). Эти соединения приобрели большое значение в технологии Бс, т' и РЗЭ. Карбоновые и оксикарбоновые кислоты были первыми комплексообразователями, применяемыми для разделения Яс, т', РЗЭ. В последнее время применяются полиуксусные кислоты: ннтрилтрнуксусная, этилендиаминтетрауксусная и др.
Более подробно см. гл, П. О к с а л а т с к а н д и я Ьсс(С20ь)0 образует кристаллогидраты с 3, 4, 5, 6 и 18 молекулами воды. Наиболее устойчив в обычных условиях гексагидрат Бса(С,О,), 6Н20, который получают в виде тонкого порошка действием избытка разбавленного раствора щавелевой кислоты на раствор соли скандия. Безводный оксалат скандия — кристаллическое гигроскопическое соединение, получаемое дегидратанией кристаллогидратов: 280 — 280' Зса(СаОа)а ° Н,Π— — -~ Зса(С00а)а+ Н,О При дальнейшем нагревании идет разложение: иях могут быть использованы в аналитических целях и для прспаративного получения чистых соединений скапдия.
Ф т а л а т с к а н д и я Зсз(СзНзОз)з Н,О получается взаимодействием фталата аммония с нитратом скандия в растворе. Не растворяется в воде, в избытке фталата аммония, но растворяется в избытке нитрата аммония. Т ар т р а т ы с к а н д и я. Известны средний и кислый тартраты скандия. Средний тартрат Зсз(СзНзОз)з.пНзО получается взаимодействием соли скандия с тартратом аммония или винной кислотой. Это аморфный осадок, переходящий при нагревании в кристаллический. Кислый тартрат БсН(СзНзОз)з ЗНзО получается взаимодействием нитрата скандня с избытком винной кислоты при упаривании.
Тартраты скандия трудно растворимы в воде, легко растворимы в минеральных кислотах, щелочах и растворах тартратов щелочных металлов и аммония. Скандий образует плохорастворимые двойные аммонийные тартраты г[НзСОз(СНОН)зСОзбс(ОН)з.пНзО, которые используются при отделении скандия от соединений А!, Ре'+, Т1, Уг, Н1 и РЗ элементов цериевой подгруппы [9, 13[. Ацетилацетонат скандия Бс(СНзСО СНСО СН),. Это вещество получается добавлением ацетилацетона в спиртовом растворе к водному раствору соли скандия с дальнейшей нейтрализацией гндроокисью аммония. Ацетилацетонат скандия имеет решетку с орторомбической структурой. Это весьма устойчивое кристаллическое соединение, плавится при 187 — 187,8' без разложения. Чрезвычайно мало растворим в воде, хорошо растворим в спиртах, эфире, ацетоне, хлороформе, бензоле.
По термическим свойствам заметно отличается от аналогичныхсоединенийХг, Н1, Т[!, Ве; используется для их отделения. Возгоняется при -200' (ацетилацетонаты лантаноидов в аналогичных условиях разлагаются). Соединения с галогенами.
Сканднй непосредственно взаимодействует со всеми галогенами. Однако его галогеннды обычно получают косвенным путем, за исключением фторида. Галогениды выделяются из раствора в виде кристаллогндратов. Ф т о р ил с к а н д и я ЯсРз можно получить, нагревая ЯсзОз с плавиковой кислотой или действуя фтористым водородом на растворы солей скандия: Зс,О, -1- ЗНГ = 25срз+ ЗНзО 5сС!з + ЗНг = 5сгз + ЗНС! ЬсРз — белое кристаллическое вещество, тугоплавкое и высоко- кипящее. Растворяется в плавиковой кислоте, растворах фторидов калия, натрия и аммония, образуя комплексную кислоту Нз[8сРз) или соли Ме[8сРз), Мез[8сРз), Мез[8сРз). Реакция 5сГз + ЗНН4Р = (ЧНз)з [ЗсГз[ используется для отделения Ьс от РЗЭ, так как имеется различие в Растворимости фторндов РЗЭ н скандия в растворе ННзР. Растворимость ЗсРз в воде и минеральных кислотах меньше.
нежели фгоридов РЗЭ. Это свойство используется также для отделения скандия от РЭЭ и т'. Х л о р и д с к а н д и я БсС!а — белое кристаллическое вещество. Гигроскопичен, на воздухе расплывается. Может быть получен нагреванием 80К)а с углем в токе хлора. При нагревании на воздухе превращается в оксихлорид БсОС1, плохо растворимый в воде, кислотах и щелочах. При 800 — 850 БсС!а возгоняется. Растворяется в воде, спирте и растворах НС! (табл. 5), что используется для отделения 8с от А1, т", Ьп. Таблица 5 Растворимость хлорндов в 100 мл насыщенного хлористым водородом раствора ири 0' и 1 атм 101 Растворамссть, тиас мл ! в афарао-водаом растворе нс! Элемент в водоем растворе НС1 А! Зс У 0,00!5 (А!вОа) )1,5 (ЗсвОа) О, 02 (Уа03) 0,0003 (А!вОа) )4 (ЗсаОв) 0,0015 (Твоа) ЯсС!а+ ЗНВг — ь ЗсВга+ ЗЕВС! Безводные БсВга и Бс1а растворяются в воде н спирте.
Из водных растворов кристаллизуются в виде гексагидратов БсВга 6Н,О, Бс1а. .6Н,О. При нагревании гексагидраты разлагаются до окиси 15, 18): !хо' ЯсВга ° 6НаΠ— -ь ЯсВга ЗНвО -ь- ЯсОВг -~- ЯсаОа тло Яс1а ° 6НаΠ— -ь ЗсаОа Солянокислые растворы БсС1а используются при экстрагировании различными органическими растворителями. Безводный БсС!а склонен к образованию двойных солей с хлоридами щелочных металлов. Известны соли МеаЯсС!а (где Ме — К, 5(а, )дЬ, Сз). Высокая летучесть 5сС!а может быть использована в процессе фракционированной сублимации для отделения скандия от большинства сопутствующих ему элементов (лантаноидов, Ве, Т1, Ре, лг, Н1 и др.). Хлорид скандия образует несколько кристаллогидратов, из которых наиболее устойчивы БсС1а.бНК) и БсС!а 9Нв.).
Гексагидрат хлорида скандия обычно кристаллизуется из солянокислых растворов. Выше 100' разлагается до окиси. Б р о м и д и и о д и д с к а н д и я ВсВгат Вс)а — твердые кристаллические вещества, очень гигроскопичные. Возгоняются соответственно при 929 и 909'. Безводные соли получаются действием брома (иода) на скандий или галогеноводородов на БсС1, при нагревании: Галогениды скандия плавятся под давлением и сублимнруются соответственно прн: 5сР, — 1515' (т.
субл. не определена); 5сС1, — 960 н 967', 3сВгз — 960 и 929', 5с!з — 945 и 909' [7, 17!. Соединения с другими неметаллами. С у л ь ф и д с к а н д и я 5с,5, может быть получен сплавлением элсментов, прокаливанием 5с,04 в токе Н,5, обработкой безводных сульфатов или ЬсС[з сероводородом при повышенной температуре, 5с,54 — желтое кристаллическое вещество; пл.
2, 80, т. пл. 1700 . До 100' устойчив на воздухе. При высокой температуре образуются ЬссОз, Бес(ВОа)з и 50с [19, 6!. Горячей водой и кислотами разлагается, выделяя Нс5. Селенид скандия 5с5е„теллуриды БсТеа и ЬсТе образуются при сплавлении скандия с селеном, теллуром. Зто тугоплавкие кристаллические вещества: 5с,5е, — красновато-фиолетовый, пл. 5,26; 5с,Те, — черный, пл.
4.55. Нерастворимы в воде, при действии минеральных кислот разлагаются, выделяя селеноводород [20!. Н и т р и д с к а н д ия ВсХ. Взаимодействие скандия с азотом начинается при 500', проходит быстро прн 900'. Нитрид скандия, содержащий до 1,2'lо примеси ЬсС в виде твердого раствора, получается при восстановлении Бс,О, углем в токе азота при 1900 — 2000'. ЗсаОЬ+ ЗС + Из — — 2$сЖ + ЗСО Нитрнд скандия — твердое темно-синее вещество, имеет кубическую гранецентрированную решетку, пл. 4,2; т. пл.
2550'. Устойчив на воздухе до 600', при дальнейшем нагревании быстро окисляется. Устойчив в холодной и горячей воде. Разлагается раствором МаОН и кислотами: медленно — серной, быстро н полностью — соляной н азотной [21, 22!. К а р б и д с к а н д ия. Данные о нем противоречивы [5, 22!. Установлено существование карбида скандия кубической системы, близкого по составу к ЬсС; пл. 3,60. Получается восстановлением Бс,О, углем при 2000' или синтезом из элементов: ЗсаОа+ ЗС = 2ЗсС+ ЗСО Темно-серое с металлическим блеском вещество. Склонен присоединять кислород, образуя оксикарбнды примерно~о состава ЬссС,О.
Растворяет углерод; образует твердые растворы с карбидами других металлов. Так, в [22! описано получение сплавов на основе Т[С-БсС. Сплавы на основе Т[С отличаются высокой микротвердостью (5400 кг/мм'), значительно превышающей микротвердость карбида титана (3000 кг/мм').
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
