Подгруппа скандия

Группа →	3
↓ Период
4	21 Скандий Sc 44,956 3d14s2
5	39 Иттрий Y 88,906 4d15s2
6	57 Лантан La 138,906 5d16s2
7	89 Актиний Ac 227,028 6d17s2

Подгру́ппа ска́ндия — химические элементы 3-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элементы побочной подгруппы III группы)^[1]. Ввиду особенностей строения электронной конфигурации элементов этой группы точный состав её в разных источниках имеет различия. ИЮПАК не даёт строгих рекомендаций по спецификациям формата периодической таблицы. Поэтому по составу группы 3 имеются и часто используются несколько конвенций. Следующие d-элементы из переходных металлов всегда считаются членами группы 3:

• скандий (Sc)
• иттрий (Y)

При определении оставшейся части группы 3 возникли 4 конвенции:

• Некоторые таблицы ^[2] включают в члены группы 3 лантан (La) и актиний (Ac) (начальные элементы семейств лантаноидов и актиноидов, соответственно). В наиболее часто встречающихся формах 3+ ионов эти элементы не имеют частично заполненных f-орбиталей, в результате чего их поведение ближе к поведению d-элементов.

• Некоторые таблицы ^[3] включают в члены группы 3 лютеций (Lu) и лоуренсий (Lr). Эти элементы стоят в конце списка семейств лантаноидов и актиноидов, соответственно. Поскольку для обоих этих металлов в электронной конфигурации основного состояния f-оболочки заполнены в полном объёме, то они ведут себя как наиболее близкие к d-элементам металлы из всех лантанидов и актинидов, и, таким образом, демонстрируют наибольшее сходство свойств со скандием и иттрием. Для лоуренсия ожидается именно такое поведение, но наблюдать его на практике не приходилось, поскольку этого эелемента нет в достаточном количестве. (См. также Расширенная периодическая таблица элементов.)

Лантаноиды
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Актиноиды
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Некоторые таблицы ^[4] ссылаются на все лантаноиды и актиноиды как на членов группы 3. Третья и четвёртая конвенции различаются по этому условию:

• По третьей конвенции членами группы 3 считаются все 30 лантаноидов и актиноидов. Лантаноиды как электроположительные трёхвалентные металлы, химически тесно связаны, и все они показывают много общего со скандием и иттрием.

• По четвёртой конвенции в группу 3 не включаются ни лантаноиды, ни актиноиды. Лантаноиды обладают дополнительными свойствами, характерными для их частично заполненных f-орбиталей, которые не являются общими со скандием и иттрием. Кроме того, актиноиды демонстрируют гораздо более широкий круг химических свойств внутри своего семейства (например, в размере диапазона степени окисления), чем лантаноиды, и сравнение со скандием и иттрием становится ещё менее продуктивным.

Термин редкоземельные элементы, часто использующийся для обозначения элементов группы 3, включает лантаноиды, но исключает актиноиды.

Распростанение в природе

Скандий, иттрий и лантаноиды (кроме прометия) встречаются в земной коре, как правило, вместе, и в относительном изобилии по сравнению с большинством d-металлов, но зачастую их трудно извлечь из руд.

Содержание в земной коре элементов подгруппы скандия таково: скандий – 2·10⁻⁴%, иттрий – 5·10⁻⁴%, лантан – 2·10⁻⁴%, актиний – 5·10⁻¹⁵%. Богатые каким–либо одним из них минералы встречаются крайне редко. Отдельные элементы подгруппы скандия и их производные ещё не нашли 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 только лантан, свойства которого изучены довольно подробно. Он представляет собой белый металл с плотностью 6,2, несколько более твёрдый, чем олово, плавящийся при 826 и кипящий около 1800 °C. 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 трёхвалентны.^[5]

Биологическая химия

Элементы 3 группы, как правило, являются твёрдыми металлами с низкой растворимостью в воде, поэтому они имеют чрезвычайно низкую доступность для биосферы. Ни один элемент группы 3 не играет никакой документально подтверждённой биологической роли в живых организмах. Радиоактивность актиноидов в целом делает их весьма токсичными для живых клеток.

Фотографии

• Элементы подгруппы скандия
• 

  Скандий

• 

  Иттрий

• Лантаноиды
• 

  Лантан

• 

  Церий

• 

  Празеодим

• 

  Неодим

• 

  Самарий

• 

  Европий

• 

  Гадолиний

• 

  Тербий

• 

  Диспрозий

• 

  Гольмий

• 

  Эрбий

• 

  Тулий

• 

  Иттербий

• 

  Лютеций

Примечания

1. ↑ Таблица Менделеева на сайте ИЮПАК
2. ↑ Periodic table at Lanl.gov
3. ↑ WebElements Periodic Table of the Elements. Webelements.com. Проверено 25 января 2011.
4. ↑ International Union of Pure and Applied Chemistry > Periodic Table of the Elements. Iupac.org.(недоступная ссылка — история) Проверено 25 января 2011.
5. ↑ Подгруппа скандия

Литература

• Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. — М.: Высшая школа, 2001. — ISBN 5-06-003363-5
• Лидин Р. А.. Справочник по общей и неорганической химии. — М.: КолосС, 2008. — ISBN 978-5-9532-0465-1
• Некрасов Б. В. Основы общей химии. — М.: Лань, 2004. — ISBN 5-8114-0501-4
• Спицын В. И., Мартыненко Л. И. Неорганическая химия. — М.: МГУ, 1991, 1994.
• Турова Н. Я. Неорганическая химия в таблицах. Учебное пособие. — М.: ЧеРо, 2002. — ISBN 5-88711-168-2
• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan. (1997), Chemistry of the Elements (2nd ed.), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-08-037941-9
• F. Albert Cotton, Carlos A. Murillo, and Manfred Bochmann, (1999), Advanced inorganic chemistry. (6th ed.), New York: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5
• Housecroft, C. E. Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3rd ed.). Prentice Hall, ISBN 978-0-13-175553-6