D – Элементы III группы (подгруппа скандия). Общая характеристика элементов, получение и свойства. Оксиды и гидроксиды, их свойства. Применение простых веществ и соединений

d-Элементы часто называют переходными, так как они расположены в периодической системе в больших периодах между s- и p- элементами.

Характерной особенностью d-элементовявляется то, что в их атомах заполняются орбитали не внешнего, а предвнешнего слоя.

Свойства d-элементов:

1) Все d-элементыявляются металлами.

2) Атомы d-элементовхарактеризуются сравнительно невысокими значениями первой энергии ионизации.

3) Энергии ионизации атомов в общем увеличивается сверху вниз.

4) Наиболее устойчивы электронные конфигурации d⁰; d⁵; d¹⁰.

5) Восстановительная активность элементов в одной и той же степени окисления в пределах каждой декады снижается.

6) Полярность связи в соединениях при увеличении степени окисления уменьшается.

7) Многие d-элементыи их соединения являются катализаторами химических процессов.

В земной коре элементы подгруппы скандия очень распылены и отдельных минералов не образуют. Поэтому их трудно выделить в чистом виде. Для получения скандия его концентраты переводят в ScF₃, который кальцием термически восстанавливают до металла, а затем перегоняют под вакуумом;

Sc, Y и La получают также электролизом расплавленных хлоридов.

Скандий и его аналоги по химической активности уступают лишь щелочным и щелочно-земельнымметаллам. В ряду Sc – Y – La – Ac химическая активность заметно возрастает.

С водой металлы IIIВ группы реагируют с выделением водорода.

Исключение составляет скандий, покрывающийся в воде малорастворимой оксид-гидроксидной пленкой.

Если оксид и гидроксид Sс(III) проявляют признаки амфотерности то соответствующие соединения Y(III) и La(III) реагируют только с кислотами.

Оксиды Э₂О₃ – тугоплавкие белые кристаллические вещества. Химическая активность в ряду Sc₂O₃ – Y₂O₃ – La₂O₃ существенно возрастает.

Так, если Sc₂O₃ с водой практически не взаимодействует, то реакция La₂O₃ с водой сопровождается выделением теплоты(гашение). В ряду гидроксидов Sc(OH)3 – Y(OH)3 – La(OH)3 – Ac(OH)3 усиливаются основные признаки и возрастает растворимость в воде.

Применение: Трудности извлечения, концентрирования и разделения элементов подгруппы скандия сдерживают их широкое использование, однако существует ряд узких, но важных областей их применения, где затраты на добычу окупаются. Например, иттрий используется в ядерной технике и для легирования сталей; из оксидов скандия и иттрия изготавливают лазерные, а также ферромагнитные материалы и люминофоры; оксид иттрия используется для получения огнеупорной прозрачной керамики.