Скандий (Sc) относится к элементам группы редкоземельных металлов и занимает промежуточное положение между легкими переходными металлами и лантаноидами. Атомный номер — 21, атомная масса — 44,9559 г/моль. Скандий представляет собой серебристо-белый металл с высокой механической прочностью и низкой плотностью (2,985 г/см³). Металл относительно редок в земной коре, встречается главным образом в минералах редкоземельных элементов и в форме изоморфных примесей в алюмосиликатиах.
Скандий характеризуется высокой химической активностью при нагревании, особенно в реакциях с кислородом, галогенами и кислотами. В обычных условиях металл устойчив в сухом воздухе, однако при повышенных температурах образует оксид Sc₂O₃, обладающий высокой термостойкостью.
Скандий проявляет типичные свойства элементов с переменной валентностью, наиболее устойчивой является степень окисления +3. Он реагирует с кислородом, образуя оксид Sc₂O₃, который нерастворим в воде, но растворим в кислотах:
Sc + 3HCl → ScCl₃ + 3/2H₂↑
Металл взаимодействует с галогенами с образованием тригалогенидов:
2Sc + 3Cl₂ → 2ScCl₃
Скандий в соединениях проявляет преимущественно ковалентный характер связи, однако в большинстве солей преобладает ионная структура, характерная для легких редкоземельных металлов.
ScCl₃ + 3NaOH → Sc(OH)₃ ↓ +3NaCl
Скандий образует трёхвалентные галогениды ScX₃ (X = F, Cl, Br, I), которые обладают высокой термостабильностью. Хлорид ScCl₃ легко растворим в воде с образованием гидратов, которые широко применяются в синтетической химии для получения комплексов.
Скандий образует комплексы преимущественно с лигандными донорами кислорода и азота. Наиболее характерны комплексы с хелатирующими лигандами (ацетилацетонаты, оксалаты):
Sc3+ + 3acac− → [Sc(acac)3]
Комплексные соединения скандия используются как катализаторы в органическом синтезе и в производстве люминофоров.
Скандий способен образовывать соединения с углеродом, азотом и водородом, такие как карбиды, нитриды и гидриды. Наиболее известны:
Металлический скандий получают в основном методом алюмотермии из оксидов Sc₂O₃ или электролизом расплавленных солей. В промышленности распространено восстановление Sc₂O₃ кальцием или алюминием при высоких температурах:
Sc₂O₃ + 3Ca → 2Sc + 3CaO
Соединения скандия чаще получают осаждением из растворов его солей или прямым синтезом с неметаллами при высоких температурах.
Скандий не является биологически значимым элементом, его соединения проявляют низкую токсичность, однако металлический порошок и летучие соединения требуют осторожного обращения. Основные источники скандия в природе — минералы редкоземельных элементов, его концентрация в почве и воде крайне мала.