1.3　钪的化合物

Sc与O2化合则生成Sc2O3，与H2、F2、Cl2、I2、N2、S及酸、碱化合分别生成ScH3、ScF3、ScI、Sc2（SO4）3、Sc（OH）3、ScCl3等化合物，同时也可与Si和B等反应形成化合物。

1.3.1　钪的主要化学反应

表1.13列出了金属钪与众多反应物形成化合物的反应条件。

1.3.2　钪的各种化合物

钪有多种化合物，例如氧化物、氯化物和氟化物等。

钪的氯化物、硝酸盐和高氯酸盐易溶于水，钪的不溶于水的化合物包括氢氧化物、硼酸盐、碳酸盐、磷酸盐、次磷酸盐、硫代硫酸盐、硫酸复盐、氟化物、氟硅酸盐、焦磷酸盐和碘酸盐等。

用于沉淀钪的有机化合物有草酸盐、酒石酸盐、碱式羧酸盐、茜素磺酸盐、茜素、单宁、8-羟基喹啉、肉桂酸和苯基次膦酸等。

钪可与硫酸铁通过形成混晶实现共沉淀。酒石酸铵常用作共沉淀法分离钪的载体，用于测定矿物、岩石或煤灰中的钪。

钪可与碱金属氟化物、氢氟酸或氟硅酸盐生成氟化钪或硅氟酸钪形成沉淀，而与Zr、Al、Fe和Mn等元素分离，成为富集钪的重要方法。

1.3.2.1　氧化钪

氧化钪（Sc2O3）是常见的钪的化合物，外观为白色粉末，属于立方晶型。氧化钪的熔点为2480℃，密度为3.864g/cm3，属于立方晶系，晶格常数a=0.9845nm。Sc与O间距为0.215nm，O与O间距为0.25nm，Z=16，其中钪与相邻6个O原子相连，在立方角上有两个空位。O-Sc相图见图1.1。

氧化钪是钪化合物的主要工业产品，钪的氢氧化物、碳酸盐、草酸盐、硫酸盐或硝酸盐等经过煅烧均可制得氧化钪。目前工业上主要是通过煅烧草酸钪制备氧化钪。煅烧反应为：

Sc2O3不溶于水，难溶于冷的稀酸，但易溶于浓酸。不同温度煅烧制备的Sc2O3在无机酸中的溶解度见图1.2。低温煅烧制备的氧化钪在酸中溶解度较大。

1.3.2.2　氟化钪

氟化钪（ScF3）为白色粉末，稳定，不吸潮，微溶于水和矿物酸。ScF3的熔点为1227℃，沸点为1567℃。氟化钪属于立方晶系，ScF3结构中钪原子由六个F原子配位成畸变八面体，Sc与F间距为0.271nm，Sc与Sc间距为0.402nm，F与F间距为0.271nm。

ScF3在空气中加热时，温度超过650℃时将转变为氧化物，而在800℃的潮湿气流中水解生成ScOF。ScF3在1027℃时的蒸气压为2.7×10-6Pa。

氟化钪一般采用氧化钪为原料，通过湿法、气相法及氟化干法三种方法制备。

1.3.2.3　氯化钪

氯化钪（ScCl3）是白色微细结晶，属于菱方晶系，a=0.698nm，α=54.4°，晶格中Sc与Cl间距为0.232nm。氯化钪的熔点为968℃，沸点为1342℃，800℃开始升华。

Sc2O3与SOCl2、CCl4、CCl4+Cl2或NH4Cl反应，可制备ScCl3。在HCl、Cl2/SOCl2、Cl2/CCl4气流中，将ScCl3水合物脱水，也可制得无水ScCl3。

ScCl3·6H2O为无色物质，在空气中强烈吸湿水解，加热时失去结晶并同时水解而形成ScCl3·5H2O、ScCl3·4H2O、ScCl3·3H2O、ScCl3·2H2O、ScCl3·H2O、Sc（OH）Cl2·4H2O、ScOCl·H2O、ScOCl和Sc（OH）xCly等一系列中间产物，最后失去全部Cl-，形成Sc2O3。

ScCl3易溶于水，25℃时ScCl3在水中的溶解度为48.5％，且溶解度随HCl浓度增加开始下降。不同pH值的水溶液中，ScCl3分别以、Sc3+、ScCl3、和形式存在，不同浓度盐酸溶液中各组分的分布见图1.3。

Sc-ScCl3相图见图1.4。在877～900℃的条件下，过量Sc与ScCl3反应可生成金属链结构的ScCl和Sc7Cl10。在960℃时，Sc在ScCl3熔体中的溶解度可达31％。

1.3.2.4　钪的硫化物

钪的硫化物有ScS3和ScS，没有形成钪的硫化物相图。Sc-S化合物的晶体结构见表1.14。

1.3.2.5　钪的氢化物

Sc-H化合物相图见图1.5。

1.3.2.6　钪的碳化物

Sc-C化合物相图见图1.6。