1.3　鈧的化合物

Sc與O2化合則生成Sc2O3，與H2、F2、Cl2、I2、N2、S及酸、堿化合分別生成ScH3、ScF3、ScI、Sc2（SO4）3、Sc（OH）3、ScCl3等化合物，同時也可與Si和B等反應形成化合物。

1.3.1　鈧的主要化學反應

表1.13列出了金屬鈧與眾多反應物形成化合物的反應條件。

1.3.2　鈧的各種化合物

鈧有多種化合物，例如氧化物、氯化物和氟化物等。

鈧的氯化物、硝酸鹽和高氯酸鹽易溶于水，鈧的不溶于水的化合物包括氫氧化物、硼酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、次磷酸鹽、硫代硫酸鹽、硫酸復鹽、氟化物、氟硅酸鹽、焦磷酸鹽和碘酸鹽等。

用于沉淀鈧的有機化合物有草酸鹽、酒石酸鹽、堿式羧酸鹽、茜素磺酸鹽、茜素、單寧、8-羥基喹啉、肉桂酸和苯基次膦酸等。

鈧可與硫酸鐵通過形成混晶實現共沉淀。酒石酸銨常用作共沉淀法分離鈧的載體，用于測定礦物、巖石或煤灰中的鈧。

鈧可與堿金屬氟化物、氫氟酸或氟硅酸鹽生成氟化鈧或硅氟酸鈧形成沉淀，而與Zr、Al、Fe和Mn等元素分離，成為富集鈧的重要方法。

1.3.2.1　氧化鈧

氧化鈧（Sc2O3）是常見的鈧的化合物，外觀為白色粉末，屬于立方晶型。氧化鈧的熔點為2480℃，密度為3.864g/cm3，屬于立方晶系，晶格常數a=0.9845nm。Sc與O間距為0.215nm，O與O間距為0.25nm，Z=16，其中鈧與相鄰6個O原子相連，在立方角上有兩個空位。O-Sc相圖見圖1.1。

氧化鈧是鈧化合物的主要工業產品，鈧的氫氧化物、碳酸鹽、草酸鹽、硫酸鹽或硝酸鹽等經過煅燒均可制得氧化鈧。目前工業上主要是通過煅燒草酸鈧制備氧化鈧。煅燒反應為：

Sc2O3不溶于水，難溶于冷的稀酸，但易溶于濃酸。不同溫度煅燒制備的Sc2O3在無機酸中的溶解度見圖1.2。低溫煅燒制備的氧化鈧在酸中溶解度較大。

1.3.2.2　氟化鈧

氟化鈧（ScF3）為白色粉末，穩定，不吸潮，微溶于水和礦物酸。ScF3的熔點為1227℃，沸點為1567℃。氟化鈧屬于立方晶系，ScF3結構中鈧原子由六個F原子配位成畸變八面體，Sc與F間距為0.271nm，Sc與Sc間距為0.402nm，F與F間距為0.271nm。

ScF3在空氣中加熱時，溫度超過650℃時將轉變為氧化物，而在800℃的潮濕氣流中水解生成ScOF。ScF3在1027℃時的蒸氣壓為2.7×10-6Pa。

氟化鈧一般采用氧化鈧為原料，通過濕法、氣相法及氟化干法三種方法制備。

1.3.2.3　氯化鈧

氯化鈧（ScCl3）是白色微細結晶，屬于菱方晶系，a=0.698nm，α=54.4°，晶格中Sc與Cl間距為0.232nm。氯化鈧的熔點為968℃，沸點為1342℃，800℃開始升華。

Sc2O3與SOCl2、CCl4、CCl4+Cl2或NH4Cl反應，可制備ScCl3。在HCl、Cl2/SOCl2、Cl2/CCl4氣流中，將ScCl3水合物脫水，也可制得無水ScCl3。

ScCl3·6H2O為無色物質，在空氣中強烈吸濕水解，加熱時失去結晶并同時水解而形成ScCl3·5H2O、ScCl3·4H2O、ScCl3·3H2O、ScCl3·2H2O、ScCl3·H2O、Sc（OH）Cl2·4H2O、ScOCl·H2O、ScOCl和Sc（OH）xCly等一系列中間產物，最后失去全部Cl-，形成Sc2O3。

ScCl3易溶于水，25℃時ScCl3在水中的溶解度為48.5％，且溶解度隨HCl濃度增加開始下降。不同pH值的水溶液中，ScCl3分別以、Sc3+、ScCl3、和形式存在，不同濃度鹽酸溶液中各組分的分布見圖1.3。

Sc-ScCl3相圖見圖1.4。在877～900℃的條件下，過量Sc與ScCl3反應可生成金屬鏈結構的ScCl和Sc7Cl10。在960℃時，Sc在ScCl3熔體中的溶解度可達31％。

1.3.2.4　鈧的硫化物

鈧的硫化物有ScS3和ScS，沒有形成鈧的硫化物相圖。Sc-S化合物的晶體結構見表1.14。

1.3.2.5　鈧的氫化物

Sc-H化合物相圖見圖1.5。

1.3.2.6　鈧的碳化物

Sc-C化合物相圖見圖1.6。