鈧元素及其化合物
實(shí)驗(yàn)室k / 2019-06-26
鈧,[Ar]3d14s2與第Ⅲ族Al同屬是Sc,Y,La,Ac分族的第一個(gè)成員。鈧的離子半徑~0.7Å,比Y和鑭系元素離子的半徑小很多,因此它的化學(xué)行為與同屬的Al更相似。確實(shí),事實(shí)上鈧的化合物不知道配位數(shù)有超過(guò)六的,這點(diǎn)與Al顯著相似。對(duì)低氧化態(tài)的存在沒(méi)有證明,雖然Sc和ScX3相互作用生成異?;瘜W(xué)計(jì)量的相,例如ScI2.17和ScBr2.3。
鈧十分普通,它的豐度與砷相似,是硼的兩倍。它不容易被利用,部分由于缺乏富礦,部分由于分離困難。用陽(yáng)離子交換法,以草酸作洗提液可以從鑭系元素中把鈧分離出來(lái)。
氧化物 Sc2O3與Al2O3相似,堿性比鑭系元素氧化物弱。加堿于Sc3+溶液中生成水合氧化物Sc2O3·nH2O,但已知有一種結(jié)構(gòu)與AlO(OH)相同的氫氧化物ScO(OH)。水合氧化物是兩性的,溶于濃NaOH中。它的鹽Na3[Sc(OH)6]·2H2O可以從溶液中結(jié)晶出來(lái),但陰離子只有在氫氧根濃度>8MI時(shí)才穩(wěn)定。將Sc2O3和堿金屬氧化物熔融也能制得“酸鹽”例如LiScO2。
Sc3+離子比鑭系元素離子更容易水解;在高氯酸溶液中主要離子是ScOH2+,Sc2(OH)24+,Sc3(OH)45+和Sc3(OH)54+,但在氯化物介質(zhì)中也存在象ScCl2+那樣的離子。
鹵化物 氟化物不溶于水,但易溶于過(guò)量的HF或NH4F中生成象ScF63-那樣的氟絡(luò)合物,在NaF—ScF3體系中存在著Na3ScF6和NaScF4的冰晶石相,這確證了鈧與Al的相似性。鹵化物ScCl3容易水解,它比鑭系元素鹵化物在更低溫度下就升華,并能與FeCl3同晶型的不同結(jié)構(gòu)的固體結(jié)合。 ScCl3與AlCl3不同,不能用作弗瑞迪-克拉夫茨(Friedel-Crafts)催化劑。
含氧酸鹽和絡(luò)合物 已知有簡(jiǎn)單水合含氧酸鹽和一些復(fù)鹽如K2SO4·Sc2(SO4)3·nH2O,它不溶于K2SO4溶液中。鈧的酒石酸鹽、磷酸鹽和草酸鹽的銨復(fù)鹽也不溶于水。
鈧的β-二酮鹽與Al相似,而與鑭系元素不相似它的乙酰丙酮鹽通常是無(wú)水的,在200℃附近升華。在pH1.5-2用苯可以從水溶液中萃取出TTA絡(luò)合物,而8-羥基喹啉鹽可以被CHCl3定量地萃??;Sc3+也可以用季銨鹽從硫酸鹽水溶液中萃取出來(lái)。
雖然加硫氰酸鹽于酸性Sc3+溶液中形成黃色,起初認(rèn)為由于形成了絡(luò)合物,但現(xiàn)知黃色是由有機(jī)硫化物
所產(chǎn)生的,從水溶液中得到的是組成不定的絡(luò)合物。
能制得許多八面體絡(luò)合物,諸如[Se(DMSO)6](ClO4)3和[Scbipy3](SCN)3等。