Grupa 3 – Skandowce

Skand

Miękki, srebrzystobiały metal.  Mendelejew, twórca układu okresowego pierwiastków, przewidział istnienie tego pierwiastka i jego właściwości osiem lat przed jego odkryciem. Skand to względnie reaktywny pierwiastek o właściwościach podobnych do glinu. Na powietrzu szybko pokrywa się żółtawą warstwą tlenków. Reaguje z kwasami i z wodą. Tworzy bezbarwne sole na +3 stopniu utlenienia. Znanych jest wiele izotopów skandu, z których tylko jeden (⁴⁵Sc) jest trwały. Skand często zaliczany jest do pierwiastków ziem rzadkich. Znaczne ilości tego pierwiastka odkryto w gwiazdach. Zawartość w skorupie ziemskiej 0,0022%. Głównymi minerałami są: thortveityt Sc₂Si₂O₇, kolbeckit ScPO₄·2H₂O, bazyt (Sc,Fe)₂Be₃Si₆O₁₈. Można go otrzymać poprzez elektrolizę stopionego chlorku skandu (ScCl₃) przy wykorzystaniu elektrod cynkowych. Po elektrolizie oddziela się go od cynku w procesie destylacji. Inną metodą jest redukowanie fluorku skandu (ScF₃) wapniem w naczyniach tantalowych i w atmosferze argonu. Skand jest również produktem ubocznym produkcji uranu. Stopy z magnezem wykorzystywane są jako filtry neutronów w reaktorach. Domieszki skandu pełnią również ważną rolę w wysokociśnieniowych lampach rtęciowych służących do oświetlania m.in. stadionów sportowych. Dodanie skandu do pamięci magnetycznych ułatwia szybkie przemagnesowanie.

Związki skandu:

halogenki skandu – związki zbliżone do odpowiednich halogenków glinu. Fluorek jest trudno rozpuszczalny w wodzie, a pozostałe halogenki są  higroskopijne i łatwo rozpuszczalne w wodzie. Sole uwodnione można otrzymać przez rozpuszczenie tlenku lub wodorotlenku skandu w odpowiednim kwasie halogenowodorowym. W wyniku ogrzewania soli uwodnionych powstają sole zasadowe. Nadmiar fluorku amonu tworzy z rozpuszczalnymi związkami skandu (NH₄)₃ScF₆.
tlenek skandu(III) – Sc₂O₃ – biały proszek powstający w wyniku utlenienia skandu w temperaturze 1073K. Rozpuszcza się w kwasach tylko na gorąco. Z tlenkami berylowców tworzy po stopieniu podwójne tlenki typu: MSc₂O₄. Czysty tlenek skandu otrzymuje się przez termiczny rozkład szczawianu.
wodorotlenek skandu(III) – Sc(OH)₃ – strąca się amoniakiem lub roztworami wodorotlenków litowców z roztworów soli skandu w postaci żelu. Wykazuje słabe własności zasadowe. W obecności nadmiaru wodorotlenku powstają hydroksoskandiany(III). W wyniku reakcji wodorotlenku z kwasami azotowym(V) i siarkowym(VI) powstają odpowiednio bezbarwne, higroskopijne Sc(NO₃)₃·4H₂O i Sc₂(SO₄)₃·6H₂O.

Itr

Itr jest srebrzystobiałym, metalem przejściowym, dość reaktywnym, reagującym podobnie jak skand. W suchym powietrzu pokrywa się warstwą tlenku, a w wyższych temperaturach spala się całkowicie dając tlenek itru (Y₂O₃). Po podgrzaniu reaguje z azotem, krzemem, fosforem i fluorowcami. Rozpuszcza się na gorąco w kwasach mineralnych. W gorącej wodzie tworzy wodorotlenek itru (Y(OH)₃). Tworzy związki na Pierwiastek ten jest dość szeroko rozpowszechniony, ale rzadko występuje w postaci bogatszych złóż. Największe zasoby itru występują w Rosji, Norwegii i na Grenlandii. Zawartość w skorupie ziemskiej - 0,0028% wag. Najważniejsze minerały: iterbit Be₂Y₂FeSi₂O₁₀, ksenotym YPO₄, fergusonit Y(Nb, Ta, Ti)O₄, gagarinit Na(Y, Ca)₂F₆. Stosuje się kilka metod otrzymywania itru. Najbardziej popularną jest redukcja fluorku itru (YF₃) wapniem.
Stopy itru z glinem wykorzystywane są w technice jądrowej. Itr wykazuje odporność na działanie ciekłego uranu i jest także dobrym pochłaniaczem neutronów.

Związki itru:

halogenki itru – otrzymuje się jako higroskopowe, bezbarwne kryształy w wyniku bezpośredniej reakcji metalu z fluorowcami. Tworzą one z wyjątkiem, bardzo słabo rozpuszczalnego, fluorku hydraty. W stopionych solach występują jony: [YCl₄]^–, [Y₃Cl₁₀]^3–.
tlenek itru – Y₂O₃ – powstaje podczas spalania itru w tlenie, lub w wyniku odwodnienia wodorotlenku powstającego podczas dodawania zasad do roztworów soli Y⁺³.
azotan(V) itru – krystalizuje z roztworu wodnego w postaci soli sześciowodnej, a siarczan(VI) jako sól ośmiowodna. Siarczan(VI) daje się odwodnić przez ogrzewanie w temperaturze 673K.