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鈧化合物

鈧化合物是IIIB族元素鈧（Sc）形成的化合物，它在自然界中廣泛存在。在地殼中，鈧元素的平均豐度為36×10−4%，但其分佈很分散，它的礦物主要多為氧化物、矽酸鹽和磷酸鹽。[1]在水溶液中，鈧以[Sc(H2O)6]3+離子形式存在，這一離子可以水解或聚合，得到[Sc(H2O)5(OH)]2+、[Sc2(H2O)10(OH)2]4+等羥基離子。[2]

鹵化物及氧族化物

 
六水合三氯化鈧是無色易溶於水的晶體，樣品純度為99.999%

鈧的三鹵化物除氟化鈧外都易溶於水，它們可由氧化鈧或氫氧化鈧和相應的氫鹵酸反應製得：[3]

Sc(OH)3 + 3 HX → ScX3 + 3 H2O

無水氯化鈧可由氧化鈧和四氯化碳或氯化銨反應得到，直接加熱ScCl3·6H2O只會得到ScOCl等鹼式鹽。[3]ScCl3的反應性低於AlCl3，其難溶於非極性有機溶劑、高升華溫度等性質類似於ThCl4。[4]氯化鈧和鈧在鉭制容器中加熱至877 °C，可以得到一氯化鈧（ScCl），它與ZrBr同構。[5]

氧化鈧（Sc2O3）是白色固體，可有其它鈧化合物的熱分解得到。氫氧化鈧（Sc(OH)3）則由鈧鹽的溶液和鹼反應製得，它具有兩性。[6]硫屬化物Sc2E3（E=S, Se, Te）是半導體，而ScS有金屬性。[6]

含氧酸鹽

硫酸鈧可由硝酸鈧和硫酸反應得到，[7]它存在無水物和多種水合物，從溶液中析出的七水合物可以風化。[8]硒酸鈧的製備方法和硫酸鈧類似，其鉀鹽復鹽和銨鹽復鹽難溶於水，鈉鹽復鹽易溶於水。[8]原碲酸鈧（Sc2TeO6）可由氧化鈧和三氧化碲在850 °C反應得到。[9]

甲酸鈧（Sc(HCOO)3）可由硝酸鈧和甲酸反應製得，由於其溶解度較小，會從溶液中析出；對其在水中進行重結晶會得到鹼式鹽Sc(OH)(HCOO)2，在HCOOM（M=Li, Na, K）溶液中重結晶，會得到M3Sc(HCOO)6，其中鋰鹽為三水合物。[10]乙酸鈧（Sc(CH3COO)3）可由氧化鈧和乙酸酐或碳酸鈧和乙酸反應製得，它在水中重結晶可以得到具有鏈狀結構的無水物，每個鈧原子通過三個橋聯的乙酸根相連。[11]它和丙酸、丁酸、異丁酸或辛酸反應，可以得到相應的羧酸鹽Sc(RCOO)3，這些化合物難溶於普通的有機溶劑，但隨着碳鏈延長，溶解度會有所提高，如辛酸鈧在苯中可溶。[12]鈧和羧酸可以形成一系列的金屬有機框架材料。[13]

參考文獻

  1. ^ 無機化學叢書. pp 4. 1.2 存在.
  2. ^ 無機化學叢書. pp 24. 化學性質.
  3. ^ 3.0 3.1 無機化學叢書. pp 35. 3.2 鹵化鈧.
  4. ^ Funk, H.; Koehler, B. The chemistry of scandium. Zeitschrift fuer Anorganische und Allgemeine Chemie, 1963. 325 (1-2): 67-71. ISSN 0044-2313.
  5. ^ Kenneth R. Poeppelmeier, John D. Corbett. Metal-metal bonding in reduced scandium halides. Synthesis and crystal structure of scandium monochloride. Inorganic Chemistry. 1977-02, 16 (2): 294–297 [2022-12-29]. ISSN 0020-1669. doi:10.1021/ic50168a013. （原始內容存檔於2022-12-29） （英語）. 
  6. ^ 6.0 6.1 無機化學叢書. pp 50. 3.3 氧化鈧; pp 53. 3.4 氫氧化鈧; pp 56. 3.5 硫族化物
  7. ^ Ladenburg, Albert. Handwörten der chemie. Breslau: E. Trewendt. 1882: 472. OCLC 19423544 （德語）. 
  8. ^ 8.0 8.1 無機化學叢書. pp 58. 3.5.2 氧硫化鈧、亞硫酸鈧和硫酸鈧; pp 59. 3.5.3 亞硒酸鈧和硒酸鈧.
  9. ^ Patrick Höss, Thomas Schleid. Sc 2 Te 5 O 13 und Sc 2 TeO 6 : Die ersten Oxotellurate des Scandiums. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 2007-08, 633 (9): 1391–1396 [2022-12-29]. ISSN 0044-2313. doi:10.1002/zaac.200700074. （原始內容存檔於2022-12-29） （英語）. 
  10. ^ Sterba-Bohm, J. S.; Melichar, M. The rare earths. I. Collection of Czechoslovak Chemical Communications, 1935. 7: 56-58. ISSN 0010-0765.
  11. ^ Fuchs, Robert; Straehle, Joachim. Crystal structure of scandium(III) acetate, a metal(III) acetate with a chain structure. Zeitschrift fuer Naturforschung, Teil B: Anorganische Chemie, Organische Chemie, 1984. 39B (12): 1662-1663. ISSN 0340-5087.
  12. ^ Rai, A. K.; Parashar, G. K. Synthesis and Structural Studies of Some Scandium(III) Carboxylates. Synthesis and Reactivity in Inorganic and Metal-Organic Chemistry (Informa UK Limited). 1979, 9 (4): 301–307. ISSN 0094-5714. doi:10.1080/00945717908069746. 
  13. ^ Barsukova, Marina O.; Sapchenko, Sergey A.; Dybtsev, Danil N.; Fedin, Vladimir P. Scandium-organic frameworks: progress and prospects. Russian Chemical Reviews (Autonomous Non-profit Organization Editorial Board of the journal Uspekhi Khimii). 2018-11-01, 87 (11): 1139–1167. ISSN 0036-021X. doi:10.1070/rcr4826. 

書籍

  • 無機化學叢書. 第七卷 鈧 稀土元素. 科學出版社.
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