Ортофосфат сурьмы
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК
Фосфат сурьмы(3+)
| |
| Другие имена
фосфат сурьмы; Сурьмяный фосфат
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| ХимическийПаук | |
ПабХим CID
|
|
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| О 4 П Сб | |
| Молярная масса | 216.730 g·mol −1 |
| Температура плавления | 877 ° C (1611 ° F; 1150 К) [ 1 ] |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Фосфат сурьмы (также называемый ортофосфатом сурьмы или фосфатом сурьмы ) представляет собой химическое соединение сурьмы и фосфата с формулой СбПО 4 . Сурьма находится в форме Sb(III) со степенью окисления +3. Атомы сурьмы имеют неподеленную пару электронов.
Слоистая форма
[ редактировать ]SbPO 4 представляет собой слоистое соединение. Двумерные слои слабо скрепляются электростатическими силами. SbPO 4 является одним из наиболее сжимаемых материалов и под давлением сжимается более перпендикулярно слоям. В стандартных условиях SbPO 4 кристаллизуется в моноклинной форме. [ 2 ] с пространственной группой P 2 1 / m . Фосфат сурьмы исследовался на предмет использования в литий-ионных и натрий-ионных батареях. [ 3 ] [ 4 ]
Атомы сурьмы присоединены к четырем атомам кислорода. Эти атомы расположены в виде квадратной пирамиды с сурьмой на вершине. Атомы сурьмы образуют верхнюю и нижнюю части слоев. Четыре атома кислорода расположены тетраэдрически вокруг фосфора. [ 2 ] Длины связей сурьмы с кислородом составляют 1,98, 2,04, 2,18 и 2,93 Å. углы O-Sb-O составляют 87,9, 164,8, 84,1 и 85,0°. [ 2 ] Структура SbPO 4 отличается от двух форм BiPO 4 , где висмут связан с пятью или восемью фосфатными группами. [ 2 ]
В СбПО 4 31 Химический сдвиг P составляет -18 частей на миллион. Энергия связи 2p-электронов атома фосфора, определенная методом РФЭС, составляет 133,9 эВ. [ 5 ]
При давлении более 3 ГПа между слоями образуются связи, но сохраняется моноклинная система. Но когда давление составляет от 9 до 20 ГПа, оно переходит в триклинную форму с пространственной группой P 1 . [ 6 ] 10.1021/acs.inorgchem.9b02268
В инфракрасном спектре наблюдаются полосы поглощения при 1145, 1052, 973, 664, 590, 500, 475 и 372 см. −1 . Это происходит из-за вибраций связей PO и Sb-O, а также изгиба связей OPO. [ 7 ]
Фосфат сурьмы(V)
[ редактировать ]Фосфат сурьмы(V) SbOPO 4 имеет моноклинные кристаллы. Он имеет пространственную группу C 2 c . Элементарная ячейка имеет размеры a = 6,791 Å, b = 8,033 Å, c = 7,046 Å и β = 115,90 °, с числом формул на элементарную ячейку Z = 4. Она образуется путем нагревания. Sb 2 O 5 ·xH 2 O и (NH 4 )H 2 PO 4 . При 1218 К он теряет кислород и превращается в фосфат сурьмы (III). [ 8 ]
Формирование
[ редактировать ]SbPO 4 можно получить путем вымачивания оксида сурьмы в чистой фосфорной кислоте , затем фильтрования твердого вещества и нагревания до 600 °C. [ 7 ]
- Sb2O3 O3 + 2H3PO4 PO4 → 2SbPO4 + 23H2O
Похожий метод включает нагревание водного раствора фосфорной кислоты с оксидом сурьмы примерно до 120 °C. [ 9 ]
Еще одна процедура включает нагревание диаммонийфосфата с оксидом сурьмы при 600 °C. [ 9 ]
Реакции
[ редактировать ]SbPO 4 реагирует с такими основаниями, как аммиак , гидразин и этилендиамин, с образованием Sb 2 O 3 и гидрофосфатные соли. [ 7 ]
Однако интеркаляция также заявлена с аминами. [ 9 ] Интеркаляция аминов расширяет ось кристаллов, но оставляет размеры c и c неизмененными. Угол β уменьшается. Это связано с тем, что между каждым слоем в исходном кристалле находится двойной слой молекул. [ 9 ]
Существуют также двойные соли, в которых фосфатные группы присоединены к сурьме.
Список
[ редактировать ]| формула | МВт | кристаллическая система | космическая группа | элементарная ячейка ох | объем | плотность | комментарий | ссылки |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| СбПО 4 | моноклинический | Р 2 1 / м | a=5,088 b=6,762 c=4,724 β=94,64° | 4.45 | [ 9 ] | |||
| Сб 5 ПОСЛЕ 10 | орторомбический | П 2 1 2 1 2 1 | а =6,8373 б =7,0932 в =19,873 Z =8 | 963.8 | слоистые, SbPO 4 и Sb 4 O 6 | [ 10 ] | ||
| α-Sb III Сб V (Р 2 О 7 ) 2 | моноклинический | П 2 1 / с | а = 8,088 б = 16,015 в = 8,135 β = 90,17° Z = 4 | 1053.8 | 3.73 | бесцветный | [ 11 ] | |
| β-Sb III Сб V (Р 2 О 7 ) 2 | орторомбический | Пна 2 1 | а = 8,018 б = 16,134 в = 8,029 Z = 4 | 1038.6 | 3.78 | бесцветный | [ 11 ] | |
| Сб III Сб V 3 (ПО 4 ) 6 | тригональный | Р 3 | а = 16,880 в = 21,196 Z=12 | 5230 | [ 12 ] | |||
| [H 3 N(CH 2 ) 2 NH 3 ] 0,5 SbF(PO 4 ) | моноклинический | П 2 1 / с | a=6,5417 b=14,9877 c=9,2193 ˆβ=134,7698° | [ 13 ] | ||||
| (NH 4 ) 2 Sb 4 O 2 (H 2 O)(PO 4 ) 2 [PO 3 (OH)] 2 | 955.00 | триклиника | PП1 | a =7,2569 b =7,3904 c =18,905 a =85,297° b =81,574° c =70,609° Z=2 | 945.5 | 3.354 | запрещенная зона 5,30 эВ; двойное лучепреломление 0,045@1064 нм | [ 14 ] |
| [H 3 N(CH 2 ) 2 NH 3 ] 1,5 [(SbO) 2 (SbF) 2 (PO 4 ) 3 ] | 935.09 | моноклинический | П 2 1 / с | a=14,822 b=13,766, c=9,3022 β ˆ=105,341° Z=2ˆ | 1830.4 | 3.393 | [ 13 ] | |
| (H 3 O)Sb 2 (SO 4 ) 2 (PO 4 ) | триклиника | PП1 | a =5,134 b =7,908Å c =12,855 α =81,401° b =87,253° c =86,49° | [ 15 ] | ||||
| NaSb 3 O 2 (PO 4 ) 2 | орторомбический | ПК 2 1 | а =13,944 б =6,682 в =20,886 | 1946.1 | [ 16 ] | |||
| К 2 Сб(Р 2 О 7 )Ф | 392.89 | четырехугольный | П 4 бм | а=8,5239 с=5,572 Z=2 | 404.86 | 3.223 | ШГ 4,0×Х2РО4; двойное лучепреломление 0,157@546 нм | [ 17 ] |
| К 4 (SbO 2 ) 5 (PO 4 ) 3 | 1210.06 | моноклинический | П 2 1 / с | а =11,1084 б =14,9138 в =12,7957 β =112,907° Z=4 | 1952.7 | 4.116 | [ 14 ] | |
| КСб 2 (SO 4 ) 2 (PO 4 ) | триклиника | PП1 | а =5,1453 б =7,9149 в =12,6146 а =82,054° б =87,715° в =86,655° | [ 15 ] | ||||
| RbSb 2 (SO 4 ) 2 (PO 4 ) | триклиника | PП1 | а =5,1531 б =7,957 в =12,845 а =81,801° б =87,676° в =86,703° | [ 15 ] | ||||
| Rb(SbO 2 ) 2 PO 4 | 487.94 | моноклинический | С 2/ с | а =12,4487 б =7,1018 в =15,0153 β =96,561° Z=8 | 1320.5 | 4.909 | [ 14 ] | |
| Rb 3 (SbO 2 ) 3 (PO 4 ) 2 | 907.60 | тригональный | Р 3 м | а =7,1423 в =31,826 Z=3 | 1406.0 | 3.216 | [ 14 ] | |
| Cd 3 Sb 2 (PO 4 ) 4 (H 2 O) 2 | 996.61 | моноклинический | П 2 1 / с | а =9,829 б =9,3437 в =8,6265 β =111,41° Z=2 | 737.6 | 4.487 | бесцветный | [ 18 ] |
| Cs 2 Sb 3 O(PO 4 ) 3 | 931.98 | триклиника | PП1 | a =7,2896 b =9,6583 c =11,5880 α =98,748° b =104,706° c =109,279° Z=2 | 719.58 | 4.301 | УФ-край 213 нм; запрещенная зона 5,02 эВ; двойное лучепреломление 0,034@1064 | [ 14 ] |
| Cs 3 (SbO 2 ) 3 (PO 4 ) 2 (H 2 O) 1,32 | 1093.49 | тригональный | Р 3 м | а =7,1486 в =32,7496 Z=3 | 1449.37 | 3.758 | [ 14 ] | |
| Ba 3 Sb 2 (PO 4 ) 4 | 1035.4 | моноклинический | С 2/ с | а =20,383 б =8,5292 в =8,9072 β =108,247° Z=4 | 1470.6 | 4.676 | бесцветный | [ 18 ] |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Мельников П.; Секко, MAC; Гимарайнш, WR; дос Сантос, HWL (май 2008 г.). «Термохимия стекловидного ортофосфата сурьмы». Журнал термического анализа и калориметрии . 92 (2): 579–582. дои : 10.1007/s10973-007-8379-y .
- ^ Jump up to: а б с д Кинбергер, Бенгт; Дэниэлсен, Джейкоб; Хааланд, Арне; Йерслев, Бодил; Шеффер, Клаус Эрик; Сунде, Эрлинг; Соренсен, Нильс Андреас (1970). «Кристаллическая структура SbPO4». Acta Chemica Scandinavica . 24 : 320–328. doi : 10.3891/acta.chem.scand.24-0320 .
- ^ Дивакар, К.; Раджкумар, П.; Субадеви, Р.; Арджунан, П.; Сивакумар, М. (июль 2021 г.). «Анод из фосфата сурьмы (SbPO4) с электропрядением для повышения производительности при хранении заряда на ионах натрия и лития». Журнал сплавов и соединений . 870 : 159317. doi : 10.1016/j.jallcom.2021.159317 .
- ^ Цзиньсюй, Сюй, Юйси (19 июня 2023 г.) «Анодные материалы на основе оксидов сурьмы для хранения ионов щелочных металлов» . Чжоу, Сяочжун, Хунлин, Сун , 29 34): e202300506 doi : 10.1002/chem.202300506 . PMID 36988079 (
- ^ Сударсан, В; Мут, КП; Вьяс, Дж. К.; Кулшрешта, СК (апрель 2002 г.). «PO43-тетраэдры в SbPO4 и SbOPO4: исследование ЯМР 31P и РФЭС». Журнал сплавов и соединений . 336 (1–2): 119–123. дои : 10.1016/S0925-8388(01)01888-6 .
- ^ Перейра, Андре Луис де Жезус; Сантамария-Перес, Давид; Вилаплана, Росарио; Эррандонеа, Дэниел; Попеску, Каталин; да Силва, Эстелина Лора; Санс, Хуан Анхель; Родригес-Карвахаль, Хуан; Муньос, Альфонсо; Родригес-Эрнандес, Пласида; Мухика, Андрес; Радеску, Сильвана Елена; Бельтран, Армандо; Отеро-де-ла-Роса, Альберто; Налин, Марсело; Моллард, Мигель; Манхон, Франсиско Хавьер (6 января 2020 г.). «Экспериментальное и теоретическое исследование SbPO 4 при сжатии». Неорганическая химия . 59 (1): 287–307. arXiv : 2102.10111 . doi : 10.1021/acs.inorgchem.9b02268 . hdl : 10234/186679 .
- ^ Jump up to: а б с Алонсо, Дж.; Бертацци, Н.; Галли, П.; Массуччи, Массачусетс; Патроно, П.; Сайано, Ф. (август 1998 г.). «О синтезе и характеристике слоистого фосфата сурьмы(III) и его взаимодействии с влажным аммиаком и аминами». Бюллетень исследования материалов . 33 (8): 1221–1231. дои : 10.1016/S0025-5408(98)00094-4 .
- ^ Пиффард, Ю.; Ойетола, С.; Вербар, А.; Турну, М. (июнь 1986 г.). «Синтез, термическая стабильность и кристаллическая структура фосфата сурьмы (V) SbOPO4». Журнал химии твердого тела . 63 (1): 81–85. дои : 10.1016/0022-4596(86)90155-6 .
- ^ Jump up to: а б с д и Саадауи, Х.; Бухари, А.; Фландруа, С.; Арид, Дж. (апрель 1994 г.). «Интеркаляция гидразина и аминов в фосфат сурьмы» . Молекулярные кристаллы и жидкие кристаллы: наука и технология. Раздел A. Молекулярные кристаллы и жидкие кристаллы . 244 (1): 173–178. Бибкод : 1994MCLCA.244..173S . дои : 10.1080/10587259408050100 . ISSN 1058-725X .
- ^ Адэр, Брайан А.; Читам, Энтони К. (декабрь 2000 г.). «Синтез и структура Sb5PO10, нового фосфата сурьмы (III)» . Журнал химии твердого тела . 155 (2): 451–454. дои : 10.1006/jssc.2000.8948 .
- ^ Jump up to: а б Вербар, А.; Ойетола, С.; Гайомар, Д.; Пиффард, Ю. (август 1988 г.). «Новые фосфаты сурьмы смешанной валентности: α- и β-SbIIISbV(P2O7)2» . Журнал химии твердого тела . 75 (2): 217–224. дои : 10.1016/0022-4596(88)90161-2 .
- ^ Касахара, Кензо; Имото, Хидео; Сайто, Таро (август 1995 г.). «Получение и кристаллическая структура новой формы Sb2(PO4)3 и M1/2SbV3/2(PO4)3 (M = Y, In и Sc)» . Журнал химии твердого тела . 118 (1): 104–111. дои : 10.1006/jssc.1995.1317 .
- ^ Jump up to: а б Адэр, Брайан А.; Диас де Дельгадо, Грасиела; Дельгадо, Дж. Мигель; Читам, Энтони К. (18 февраля 2000 г.). «Синтез и характеристика фосфата сурьмы (III) с открытым каркасом: [H3N(CH2)2NH3]1,5[(SbO)2(SbF)2(PO4)3]» . Angewandte Chemie (на немецком языке). 112 (4): 761–763. Бибкод : 2000АнгЧ.112..761А . doi : 10.1002/(SICI)1521-3757(20000218)112:4<761::AID-ANGE761>3.0.CO;2-B . ISSN 0044-8249 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Хуан, Хунъюй; Ли, На; Чжан, Жуйсинь; Ван, Синьмей; Он, Сяньмэн; Ву, Лей; Лю, Лили; Цзин, Цюнь; Чен, Чжаохуэй (19 июня 2023 г.). «Четыре новых ортофосфата на основе Sb: регулирование катионов для исследования разнообразной структурной архитектуры» . Химия – Европейский журнал . 29 (34). дои : 10.1002/chem.202300626 . ISSN 0947-6539 .
- ^ Jump up to: а б с Чжао, Сяо; Мэй, Дацзян; Сюй, Цзинли; Ву, Юаньдун (февраль 2016 г.). «A Sb 2 (SO 4 ) 2 (PO 4 ) (A = H 3 O + , K, Rb): слоистая структура, содержащая упорядоченные сульфатные и фосфатные анионы» . Журнал неорганической и общей химии . 642 (4): 343–349. дои : 10.1002/zaac.201500743 . ISSN 0044-2313 .
- ^ Адэр, Брайан А.; де Дельгадо, Грасиела Диас; Мигель Дельгадо, судья; Читам, Энтони К. (апрель 2000 г.). «Новый каркасный фосфат сурьмы (III): синтез и структура NaSb3O2(PO4)2» . Журнал химии твердого тела . 151 (1): 21–24. дои : 10.1006/jssc.1999.8606 .
- ^ Дэн, Ялан; Хуанг, Линг; Донг, Сюэхуа; Ван, Лей; Хорошо, Кан Мин; Цзэн, Хунмэй; Линь, Чжиен; Цзоу, Гохун (16 ноября 2020 г.). «K 2 Sb(P 2 O 7 )F: Каирский пятиугольный слой с бифункциональными генами демонстрирует оптические характеристики» . Angewandte Chemie, международное издание . 59 (47): 21151–21156. дои : 10.1002/anie.202009441 . ISSN 1433-7851 . ПМИД 32745331 .
- ^ Jump up to: а б Ли, Сяо-Бао; Ху, Чун-Ли; Конг, Фанг; Мао, Цзян-Гао (01 февраля 2021 г.). «Ba 3 Sb 2 (PO 4 ) 4 и Cd 3 Sb 2 (PO 4 ) 4 (H 2 O) 2: два новых фосфата сурьмы с различными типами структуры [Sb(PO 4 ) 2 ] и повышенным двулучепреломлением» . Неорганическая химия . 60 (3): 1957–1964. doi : 10.1021/acs.inorgchem.0c03419 . ISSN 0020-1669 . ПМИД 33434013 .