D-элементы III группы (подгруппы скандия). Общая характеристика элементов, получение и свойства. Оксиды и гидроксиды, их свойства. Применение простых веществ и соединений.

Кроме непосредственных членов этой подгруппы – скандия, иттрия, лантана и актиния, к ней примыкают элементы номеров 58–71, объединяемые под названием лантанидов, а также элементы номеров 90 и выше – актиниды.

Содержание в земной коре членов подгруппы скандия изменяется следующим образом: Sc – 2·10^–4%, Y – 5·10^–4%, La – 2·10^–4%, Ас – 5·10^–15%. Богатые каким–либо одним из них минералы встречаются крайне редко. Отдельные элементы подгруппы скандия и их производные еще не находят применения, а соединения актиния даже почти не изучены. Немногие имеющиеся данные указывают на его большое сходство с лантаном.

В более или менее чистом состоянии был пока выделен (путем электролиза расплавленного LaCl₃) только лантан, свойства которого изучены довольно подробно. Он представляет собой белый металл с плотностью 6, 2, несколько более твердый, чем олово, плавящийся при 826 и кипящий около 1800°С. Электропроводность лантана примерно в два раза больше, чем у ртути.

Химическая активность лантана очень велика. Он медленно разлагает воду с выделением водорода, легко растворяется в кислотах и при нагревании энергично реагирует со всеми металлоидами. Свойства Sc и Y похожи на свойства лантана. В своих соединениях скандий и его аналоги исключительно трехвалентны.

Окиси Sc, Y и La представляют собой весьма тугоплавкие белые порошки. В воде они практически нерастворимы, но легко соединяются с ней, образуя белые гидроокиси Э(ОН)₃.

Гидроокиси скандия и его аналогов тоже почти нерастворимы. Все они имеют основной характер, довольно слабо выраженный у Sc(OH)₃, но по ряду Sc–Y–La быстро усиливающийся, так что La(OH)₃ является уже сильным основанием.

Ионы Sc³⁺, Y³⁺и La³⁺бесцветны. Из отвечающих им солей обычных кислот хлориды, нитраты и ацетаты растворимы легко, напротив, фториды, карбонаты и фосфаты мало растворимы в воде. Растворимость сульфатов в ряду Sc–La быстро уменьшается (причем при повышенных температурах она меньше, чем на холоду). В соответствии с быстрым усилением основного характера гидроокисей в ряду Sc–La гидролиз солей в том же ряду сильно уменьшается.

Оксид Скандия идет на изготовление ферритов для элементов памяти быстродействующих вычислительных машин. Радиоактивный ⁴⁶Sc используется в нейтронно-активационном анализе и в медицине. Сплавы Скандия, обладающие небольшой плотностью и высокой температурой плавления, перспективны как конструкционные материалы в ракето- и самолетостроении, а ряд соединений Скандия может найти применение при изготовлении люминофоров, оксидных катодов, в стекольном и керамическом производствах, в химической промышленности (в качестве катализаторов) и в других областях.

Иттрий может применяться в качестве конструкционного материала в ядерной технике. Высокая прочность сравнительно легких сплавов Иттрия с алюминием делает их перспективными в самолетостроении. Из оксида Иттрия Y₂O₃ (очень высокой чистоты) изготовляют иттриевые ферриты, применяемые в электронике, в слуховых приборах и т. д.