Группа 3: группа скандия

Три электрона за пределами остова благородного газа

У скандия [Ar] 3d¹ 4s², у иттрия [Kr] 4d¹ 5s²: два s-электрона и один d-электрон находятся вне остова благородного газа. Отдать все три легко, поэтому единственные распространённые ионы — Sc³⁺ и Y³⁺, входящие в оксиды, такие как Sc₂O₃ и Y₂O₃.

Когда эти три электрона потеряны, d-электронов не остаётся, поэтому большинство их соединений белые или бесцветные, в отличие от ярких соединений многих переходных металлов. Оба элемента ведут себя во многом как лантаноиды, которые тоже предпочитают заряд 3+.

Сравнение скандия и иттрия

Поскольку полноправных членов всего два, закономерность получается краткой. Иттрий плотнее: 4,469 g/cm³ против 2,989 g/cm³ у скандия, а его электроотрицательность ниже: 1,22 против 1,36. Температуры плавления почти равны: 1814 K у скандия и 1799 K у иттрия. Для переходного металла скандий лёгок — он лишь немного плотнее алюминия (2,7 g/cm³).

Где вы встречаете группу 3

Немного скандия упрочняет алюминиевые сплавы для велосипедных рам, бейсбольных бит и деталей самолётов, а иодид скандия придаёт некоторым стадионным лампам свечение, похожее на дневной свет. Иттрий-алюминиевый гранат — кристалл многих лазеров и люминофора, превращающего синий свет светодиодов в белый, а оксид иттрия, бария и меди стал первым сверхпроводником, работающим при охлаждении жидким азотом.

Вместе с лантаноидами скандий и иттрий считаются редкоземельными элементами. Иттрий назван в честь Иттербю — шведской деревни, давшей название также иттербию, тербию и эрбию.

Что находится под иттрием?

Химики до сих пор спорят о том, какие элементы завершают группу 3. Во многих учебниках под иттрием помещают лантан (57) и актиний (89), тогда как многие химики теперь предпочитают лютеций (71) и лоуренсий (103), потому что тогда ряд свойств плавнее продолжает закономерность скандий–иттрий. На этом сайте оба ряда вынесены в отдельные строки, а в столбце группы 3 для каждого показана клетка-заместитель.