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Fluoruro de escandio

El fluoruro de escandio (III) , ScF 3 , es un compuesto iónico. Esta sal es ligeramente soluble en agua, pero se disuelve en presencia de un exceso de fluoruro para formar el anión ScF 6 3− . [2]

Producción

El ScF 3 se puede producir mediante la reacción de escandio y flúor . [3] También se forma durante la extracción del mineral thortveitite mediante la reacción de Sc 2 O 3 con bifluoruro de amonio a alta temperatura: [4]

Sc2O3 + 6NH4HF2 → 2ScF3 + 6NH4F + 3H2O​​​​​​

La mezcla resultante contiene una serie de fluoruros metálicos y se reduce mediante la reacción con calcio metálico a alta temperatura. [4] Se requieren pasos de purificación adicionales para producir escandio metálico utilizable. [4]

Propiedades

El trifluoruro de escandio exhibe la propiedad inusual de expansión térmica negativa , lo que significa que se encoge cuando se calienta. Este fenómeno se explica por la oscilación cuártica de los iones fluoruro. La energía almacenada en la tensión de flexión del ion fluoruro es proporcional a la cuarta potencia del ángulo de desplazamiento, a diferencia de la mayoría de los otros materiales donde es proporcional al cuadrado del desplazamiento. Un átomo de flúor está unido a dos átomos de escandio, y a medida que aumenta la temperatura, el flúor oscila más perpendicularmente a sus enlaces. Este movimiento atrae a los átomos de escandio a lo largo del material en masa, que se contrae. [5] ScF 3 exhibe esta propiedad desde al menos 10 K hasta 1100 K por encima de los cuales muestra la expansión térmica positiva normal; además, el material tiene simetría cúbica en todo este rango de temperatura, y hasta al menos 1600 K a presión ambiente. La expansión térmica negativa a temperaturas muy bajas es bastante fuerte (coeficiente de expansión térmica alrededor de -14 ppm/K entre 60 y 110 K). [6]

A presión ambiente, el trifluoruro de escandio adopta el sistema cristalino cúbico, utilizando la estructura de perovskita con una posición metálica vacante. [7] La ​​dimensión de la celda unitaria es 4,01 Å. [7] Bajo presión, el trifluoruro de escandio también forma diferentes estructuras cristalinas, con forma romboédrica y, por encima de 3 GPa, tetraédrica. [7]

Referencias

  1. ^ John Rumble (18 de junio de 2018). Manual de química y física del CRC (99.ª edición). CRC Press. pp. 5–189. ISBN 978-1138561632.
  2. ^ abc Egon Wiberg, Arnold Frederick Holleman (2001) Química inorgánica , Elsevier, ISBN 0-12-352651-5 . 
  3. ^ SAAlgodón, escandio, itrio y los lantánidos: química inorgánica y de coordinación, Enciclopedia de química inorgánica, 1994, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-93620-0 . 
  4. ^ abc Pradyot Patnaik, 2003, Manual de productos químicos inorgánicos , McGraw-Hill Professional, ISBN 0-07-049439-8 . 
  5. ^ Woo, Marcus (7 de noviembre de 2011). «Un material increíblemente encogible: los ingenieros revelan cómo el trifluoruro de escandio se contrae con el calor». Physorg . Consultado el 8 de noviembre de 2011 .
  6. ^ Greve, Benjamin K.; Kenneth L. Martin; Peter L. Lee; Peter J. Chupas; Karena W. Chapman; Angus P. Wilkinson (19 de octubre de 2010). "Expansión térmica negativa pronunciada a partir de una estructura simple: ScF3 cúbico " . Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 132 (44): 15496–15498. doi :10.1021/ja106711v. PMID  20958035.
  7. ^ abc Aleksandrov, KS; VN Voronov; AN Vtyurin; AS Krylov; MS Molokeev; MS Pavlovskiĭ; SV Goryaĭnov; A. Yu. Likhacheva; AI Ancharov (2009). "Transición de fase inducida por presión en el cristal cúbico de ScF3". Física del estado sólido . 51 (4): 810–816. Bibcode :2009PhSS...51..810A. doi :10.1134/S1063783409040295. ISSN  1063-7834. S2CID  119874020.