Фторид скандия
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Фторид скандия(III) | |
| Другие имена Трифторид скандия | |
| Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) |
|
| Информационная карта ECHA | 100.033.854 |
| Номер ЕС |
|
CID PubChem |
|
| Номер RTECS |
|
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
|
| |
| |
| Характеристики | |
| СФ 3 | |
| Молярная масса | 101,95112 г/моль |
| Появление | ярко-белый порошок |
| Плотность | 2,53 г/см 3 |
| Температура плавления | 1552 °C (2826 °F; 1825 K) [2] |
| Точка кипения | 1607 °C (2925 °F; 1880 K) [2] |
Произведение растворимости ( K sp ) | 5,81 × 10−24 [1 ] |
| Структура | |
| Кубический , Пм 3 м | |
| Пм 3 м, № 221 | |
| Опасности | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | Хлорид скандия(III ) Бромид скандия(III) Иодид скандия(III) |
Другие катионы | Фторид иттрия(III) Фторид лютеция(III) |
Родственные соединения | Нитрат скандия(III) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Фторид скандия(III) , ScF 3 , является ионным соединением. Эта соль слабо растворима в воде, но растворяется в присутствии избытка фторида с образованием аниона ScF 6 3− . [2]
Производство
ScF 3 может быть получен путем реакции скандия и фтора . [3] Он также образуется при извлечении из руды тортвейтита путем реакции Sc 2 O 3 с бифторидом аммония при высокой температуре: [4]
- Sc2O3 + 6NH4HF2 → 2 ScF3 + 6NH4F + 3H2O
Полученная смесь содержит ряд фторидов металлов, и их количество восстанавливается в результате реакции с металлическим кальцием при высокой температуре. [4] Для получения пригодного к использованию металлического скандия требуются дополнительные этапы очистки. [4]
Характеристики
Трифторид скандия проявляет необычное свойство отрицательного теплового расширения , то есть он сжимается при нагревании. Это явление объясняется четверичным колебанием ионов фтора. Энергия, запасенная в изгибной деформации иона фтора, пропорциональна четвертой степени угла смещения, в отличие от большинства других материалов, где она пропорциональна квадрату смещения. Атом фтора связан с двумя атомами скандия, и по мере повышения температуры фтор колеблется более перпендикулярно своим связям. Это движение стягивает атомы скандия вместе по всему объему материала, который сжимается. [5] ScF 3 проявляет это свойство от по крайней мере 10 К до 1100 К, выше которых он показывает нормальное положительное тепловое расширение; кроме того, материал имеет кубическую симметрию во всем этом температурном диапазоне и до по крайней мере 1600 К при давлении окружающей среды. Отрицательное тепловое расширение при очень низких температурах довольно сильное (коэффициент теплового расширения около -14 ppm/K между 60 и 110 К). [6]
При атмосферном давлении трифторид скандия принимает кубическую кристаллическую систему, используя структуру перовскита с одной вакантной позицией металла. [7] Размер элементарной ячейки составляет 4,01 Å. [7] Под давлением трифторид скандия также образует различные кристаллические структуры с ромбоэдрической и тетраэдрической при давлении выше 3 ГПа. [7]
Фторид скандия (ScF₃) отличается высокой прозрачностью в диапазоне длин волн от УФ до ИК, низким оптическим поглощением и низким показателем преломления (~1,5). [8] [9] Он проявляет нелинейные оптические свойства для преобразования частоты и может люминесцировать при легировании редкоземельными ионами. [10]
Ссылки
- ^ Джон Рамбл (18 июня 2018 г.). CRC Handbook of Chemistry and Physics (99-е изд.). CRC Press. стр. 5–189 . ISBN 978-1138561632.
- ^ abc Эгон Виберг, Арнольд Фредерик Холлеман (2001) Неорганическая химия , Elsevier, ISBN 0-12-352651-5 .
- ^ SACotton, Scandium, Yttrium and the Lantathanides: Inorganic and Coordination Chemistry, Encyclopedia of Inorganic Chemistry, 1994, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-93620-0 .
- ^ abc Pradyot Patnaik, 2003, Справочник по неорганическим химикатам , McGraw-Hill Professional, ISBN 0-07-049439-8 .
- ^ Woo, Marcus (7 ноября 2011 г.). «Невероятно сжимающийся материал: инженеры раскрывают, как трифторид скандия сжимается при нагревании». Physorg . Получено 8 ноября 2011 г.
- ^ Greve, Benjamin K.; Kenneth L. Martin; Peter L. Lee; Peter J. Chupas; Karena W. Chapman; Angus P. Wilkinson (19 октября 2010 г.). "Выраженное отрицательное тепловое расширение из простой структуры: кубический ScF 3 ". Журнал Американского химического общества . 132 (44): 15496– 15498. doi :10.1021/ja106711v. PMID 20958035.
- ^ abc Александров, К.С.; В.Н. Воронов; А. Н. Втюрин; А.С. Крылов; М.С. Молокеев; М.С. Павловский; С.В. Горяинов; А. Ю. Лихачева; А.И. Анчаров (2009). «Фазовый переход, индуцированный давлением, в кубическом кристалле ScF3». Физика твердого тела . 51 (4): 810–816 . Бибкод : 2009PhSS...51..810A. дои : 10.1134/S1063783409040295. ISSN 1063-7834. S2CID 119874020.
- ^ Лоуэн, Эрик. «Фторид скандия: свойства, применение и будущие перспективы». Stanford Advanced Materials . Получено 16 октября 2024 г.
- ^ Каримов, Денис; Бучинская, Ирина (2019). "Рост из расплава и исследование свойств монокристаллов ScF3". Кристаллы . 9 (7): 371. doi : 10.3390/cryst9070371 .
- ^ Пан, Мин; Фэн, Цзин (2013). «Фазо-регулируемый синтез и апконверсионная фотолюминесценция нанокристаллов фторида натрия и скандия, легированных редкоземельными элементами». CrystEngComm (35): 6901– 6904. doi :10.1039/C3CE40849C.
