11.7
钪和钇
这两元素分别是第4和第5周期的第一个外过渡元素。它们的最外层电子与镧系元素的最外层电子的排列方式相似,它们的性质与镧系元素也非常类似。由于这种原因,3族的这两个元素包括在这一章中。
钪的3d14s2结构使它的性质与镧系元素相似,尤其是与镧(5d16s2)相似,然而它的共价半径和离子半径分别为144pm和81pm,比镧系元素的共价半径和离子半径小得多。因此Sc3+离子具有很大的极化力,非常容易形成络合物;例如可以得到晶态的K3ScF6。钪的电离能比已知的镧系元素的电离能只稍大一些,钪本身差不多和镧系元素同样活泼。
钪存在于某些镧系矿物中,但钪钇石(ScSi2O7)是其通常的来源。制取钪金属的方法是电解ScCl3、KCl和LiCl熔融混合物,在锌阴极上得到Zn—Sc合金,然后在低压条件下将合金中的锌挥发出去。金属钪是双晶形的,即f.c.c.和h.c.p.晶形。它的m.p.相当高,约1700K。
钪和镧系元素之间的一些重要差别如下:
(i)钪的氧化物是较弱的碱。
(ii)氯化物更易挥发。
(iii)硝酸盐,Sc(NO3)3·4H2O,受热更易分解。
(iV)硫酸盐,Sc2(SO4)3·5H2O,在冷水和热水中都易溶解。
(V)与乙酰丙酮和8-羟基喹啉的螯合物,其共价性比镧系螯合物强。因此,Sc(acac)3升华时不致分解,而类似的镧系乙酰丙酮盐类在大约500K时分解。用四氯化碳经一次操作能定量地从水溶液中提取出钪的8-羟基喹啉盐,这是与镧系的8-羟基喹啉盐另一不同之点。
在含有2,2'—联吡啶的四氢呋喃(THF)中用锂还原钪和钇的三氯化物得到Sc0和Y0的化合物:Se(dipy)3(THF)3和Y(dipy)3(THF)3。
具有4d15s2电子构型的39号元素钇