Vlastnosti skandia, yttria, lanthanu, aktinia

Prvky 3. skupiny svým rozšířením nejsou příliš vzácné (obsah v zemské kůře 25-35 ppm), ale vyskytují se rozptýleně a obtížná je izolace jejich sloučenin ze směsí obsahujících vždy současně sloučeniny více prvků vzácných zemin. V přírodě se nacházejí ve formě oxosloučenin často spolu s lanthanoidy (skandium ve vzácném thortveititu Sc2Si2O7, yttrium spolu s ytterbiem, terbiem a erbiem v gadolinitu Ln2Fe3 Si2O10; Ln = lanthanoid), lanthan je součástí bastnaesitu LnCO3F a monazitu LnPO4). Aktinium v přírodě vzniká rozpadem 235U a nachází se proto v uranových rudách.

Skandium, yttrium i lanthan jsou měkké kovy (krystalují v nejtěsnějším hexagonálním uspořádání) s podstatně větším elektrickým odporem než hliník. Jsou prvními členy jednotlivých přechodných řad, nejčastěji uplatňují oxidační stav +III (čtvrté ionizační energie jsou větší než součet prvních tří) a v jejich sloučeninách dominují iontové vazebné interakce. Snadno proto tvoří kationty M3+, které se svými vlastnostmi podobají kationtům kovů alkalických zemin M2+ a lanthanoidů Ln3+, protože s nimi mají analogickou elektronovou konfiguraci valenční sféry. Kationty M3+ neobsahují žádný elektron v (n-1)d-orbitalech a jejich sloučeniny jsou proto bezbarvé a diamagnetické.

Všechny prvky 3. skupiny jsou neušlechtilé kovy s nízkou elektronegativitou reagující s vodou, zředěnými kyselinami, kyslíkem (na oxidy M2O3), halogeny a po zahřátí i s dalšími prvky. S roztaveným hliníkem tvoří lanthan pěkně krystalující, na vzduchu stálou sloučeninu LaAl4.

Oxidy M2O3 lze připravit žíháním hydroxidů, uhličitanů nebo šťavelanů. Oxid skanditý Sc2O3 (získává se jako vedlejší produkt při zpracování některých rud uranu) se ve zředěných kyselinách obtížně rozpouští (na rozdíl od oxidu lanthanitého La2O3).

Halogenidy MX3 jsou s výjimkou fluoridů velmi dobře rozpustné.

Hydroxidy M(OH)3 se tvoří jako bílé gelovité sraženiny přidáním alkalického hydroxidu k roztoku rozpustné soli kationtu MIII (M = Sc, Y, La) a jejich zásaditost stoupá s rostoucím iontovým poloměrem kovu. Hydroxid skanditý Sc(OH)3 (lépe je ho formulovat jako hydratovaný oxid skanditý) je slabý (soli skandité podléhají proto snáze hydrolýze než soli ostatních prvků této skupiny) a jediný z této trojice má amfoterní charakter (v nadbytku alkalického hydroxidu tvoří anionty hexahydroxoskanditanové [Sc(OH)6]3−). Hydroxid lanthanitý La(OH)3 patří naopak k silným bazím (uvolňuje amoniak z amonných solí, s oxidem uhličitým poskytuje uhličitan).

Řada solí prvků 3. skupiny tvoří hydráty (nejčastěji hexa-, hepta- a oktahydráty), které se termicky dehydratují za současné hydrolýzy a tvorby zásaditých solí (ScOCl). Málo rozpustné jsou, podobně jako u kovů alkalických zemin a lanthanoidů, soli slabých kyselin (fluoridy, uhličitany, fosforečnany a šťavelany). Větší polarizační účinky kationtu Sc3+ jsou příčinou častější tvorby komplexních aniontů (K3ScF6) než je tomu u zbývajících dvou prvků této skupiny.

Skandium, yttrium a lanthan se nejčastěji připravují elektrolýzou svých roztavených chloridů, hlavním technickým problémem je získání výchozí suroviny ve vyhovující čistotě.

Praktické využití prvků podskupiny skandia i jejich sloučenin je omezené. Nejvýznamnějším výsledkem snahy o přípravu čistých sloučenin vzácných zemin byl rozvoj iontoměničových, chromatografických a extrakčních dělících metod. Zvyšuje se význam sloučenin yttria v elektrotechnice (slouží jako červené luminofory pro barevné obrazovky, yttriový granát Y3Fe5O12 byl použit jako mikrovlnný filtr v radarech a kation Y3+ je součástí supravodivých materiálů s dosud nejvyššími známými hodnotami kritické teploty – pro YBa2Cu3O7 je Tc = 95 K), oxid lanthanitý je přísadou do optických skel a slitina směsi lanthanoidů osahující ≈ 25 % lanthanu se uplatňuje při tvorbě speciálních ocelí.