Парижские соединения
Соединения лютеция — это соединения, образованные лантанидом металлическим лютецием (Lu). В этих соединениях лютеций обычно проявляет степень окисления +3, например LuCl 3 , Lu 2 O 3 и Lu 2 (SO 4 ) 3 . [ 1 ] Водные растворы большинства солей лютеция бесцветны и при высыхании образуют белые кристаллические вещества, за редким исключением иодида. Растворимые соли, такие как нитрат, сульфат и ацетат, при кристаллизации образуют гидраты. Оксид , гидроксид , фторид, карбонат, фосфат и оксалат нерастворимы в воде. [ 2 ]
Оксиды
[ редактировать ]
Оксид лютеция (III) представляет собой белое твердое вещество, кубическое соединение лютеция , которое иногда используется при приготовлении специальных стекол . Его еще называют лютецией. Это оксид лантаноида, также известный как редкоземельный металл . [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] Оксид лютеция(III) является важным сырьем для лазерных кристаллов. [ 6 ] Он также имеет специализированное применение в керамике, стекле, люминофорах и лазерах. Оксид лютеция (III) используется в качестве катализатора при крекинге, алкилировании, гидрировании и полимеризации. [ 3 ] Ширина запрещенной зоны оксида лютеция составляет 5,5 эВ. [ 7 ]
Галогениды
[ редактировать ]Фторид лютеция (III) можно получить путем взаимодействия оксида лютеция с фтористым водородом или взаимодействия хлорида лютеция и плавиковой кислоты . [ 8 ] Его также можно получить путем взаимодействия сульфида лютеция и плавиковой кислоты : [ 9 ]
- 3 мес.
2 С
3 + 20 ВЧ + (2 + 2х) Н
2О → 2(Н
3 О)Лу
33F
10 ·xH
2 О↓ + 9 Н
2 С↑ (х = 0,9) - (H 3 O)Lu 3 F 10 → 3 LuF 3 + HF↑ + H 2 O↑
Оксид лютеция и трифторид азота реагируют при 240 ° C с образованием LuOF. Второй этап происходит при температуре ниже 460°C для получения LuF 3 . [ 10 ] Хлорид лютеция(III) образует гигроскопичные белые моноклинные кристаллы. [ 11 ] а также гигроскопичный гексагидрат LuCl 3 ·6H 2 O. [ 12 ] Безводный хлорид лютеция(III) имеет слоистую структуру YCl 3 (AlCl 3 ) с октаэдрическими ионами лютеция. [ 13 ] Бромид лютеция(III) можно синтезировать по следующей реакции: [ 14 ]
- 2 Lu(s) + 3 Br 2 (г) → 2 LuBr 3 (т)
При сжигании бромид лютеция (III) может выделять бромистый водород и пары оксидов металлов. [ 15 ] Бромид лютеция(III) реагирует с сильными окислителями . [ 15 ] Йодид лютеция(III) можно получить реакцией лютеция с йодом : [ 16 ] [ 17 ]
- 2 Лу + 3 И 2 → ЛуИ 3
Йодид лютеция(III) также можно получить реакцией металлического лютеция с иодидом ртути в вакууме при 500 °C: [ 16 ]
- 2 Лу + 3 HgI 2 → 2 LuI 3 + 3 Hg
Элементарная ртуть, образующаяся в результате реакции, может быть удалена перегонкой . [ 18 ] Гидрат йодида лютеция (III), кристаллизованный из раствора, можно нагреть с йодидом аммония для получения ангидрата . [ 19 ] [ 16 ]
Координационные соединения
[ редактировать ]Азотсодержащие лигандные комплексы
[ редактировать ]Фталоцианин лютеция
[ редактировать ]
Фталоцианин лютеция является наиболее заметным координационным соединением лютеция и является производным лютеция и двух фталоцианинов . Это был первый известный пример молекулы, которая является собственным полупроводником . [ 20 ] [ 21 ] Он проявляет электрохромизм , меняя цвет под воздействием напряжения. Это двухэтажный сэндвич-комплекс, состоящий из Лу 3+ ион координирован с двумя сопряженными основаниями двух фталоцианинов. Кольца расположены в шахматном порядке . Концы двух лигандов слегка искривлены наружу. [ 22 ] Комплекс содержит неиннокентный лиганд в том смысле, что макроциклы несут дополнительный электрон. [ 23 ] Это свободный радикал [ 20 ] при этом неспаренный электрон находится на наполовину заполненной молекулярной орбитали между самой высокой занятой и самой низкой незанятой орбиталями, что позволяет точно настроить его электронные свойства. [ 22 ] Он, наряду со многими замещенными производными, такими как алкокси -метилпроизводное Lu[(C 8 H 17 OCH 2 ) 8 Pc] 2 может быть нанесен в виде тонкой пленки с собственными полупроводниковыми свойствами; [ 23 ] указанные свойства возникают из-за его радикальной природы [ 20 ] и его низкий потенциал восстановления по сравнению с фталоцианинами других металлов. [ 21 ] Эта изначально зеленая пленка демонстрирует электрохромизм; окисленная форма LuPc +
2 красный, тогда как приведенная форма LuPc −
2 — синий, а следующие две редуцированные формы — темно-синий и фиолетовый соответственно. [ 23 ] Цикл окисления зеленого/красного цвета можно повторить более 10 000 раз в водном растворе с растворенными галогенидами щелочных металлов , прежде чем он разложится под действием гидроксид- ионов; зеленый/синий окислительно-восстановительный потенциал быстрее разлагается в воде. [ 23 ]
Другие комплексы
[ редактировать ][ЛуИ 2 (ХО я Pr) 4 ]I можно растворить в пиридине - ТГФ с получением желтого [LuI(O я Pr)(py) 5 ]I. LuI 3 непосредственно растворяют в пиридине-ТГФ с получением желтого [LuI 2 (py) 5 ]I. В обоих соединениях пиридин координирован с лютецием атомом азота. [ 24 ] Нитрат лютеция(III) можно кристаллизовать с 2,2':6',2 -терпиридином (терпи) в сухом ацетонитриле с получением бесцветного [Lu(terpy)(NO 3 ) 3 ], в котором атом азота и атом кислорода нитрата координируются с атомом лютеция. [ 25 ]
Кислородсодержащие лигандные комплексы
[ редактировать ]
Трехвалентный лютеций и вода могут образовывать сложные ионы, такие как [Lu(OH 2 ) n ] 3+ , а перхлорат лютеция(III) и трифторметансульфонат лютеция(III) могут существовать в виде гидратов. [ 26 ] Эфир (R 2 O) также является распространенным кислородсодержащим лигандом. Например, Lu(CH 2 SiMe 3 ) 3 (THF) 2 можно получить путем взаимодействия хлорида лютеция(III) и (триметилсилил)метиллития в растворителе, содержащем тетрагидрофуран (ТГФ). [ 27 ]
Другие соединения
[ редактировать ]Добавление аммиачной воды или гидроксида к водному раствору любой растворимой соли лютеция может привести к осаждению гидроксида лютеция (III) (Lu(OH) 3 ). Гексагональный гидроксид лютеция можно нагреть и дегидратировать с получением моноклинного оксигидроксида лютеция (LuO(OH)), а дальнейшее нагревание приведет к его разложению на оксид лютеция (III) (Lu 2 O 3 ). [ 28 ] Оксигалогениды лютеция (LuOX, X=Cl, Br, I) можно получить гидролизом тригалогенидов лютеция. [ 28 ] Lu 2 Cl 2 C можно получить путем взаимодействия хлорида лютеция(III), хлорида цезия , лютеция и углерода при высокой температуре. [ 29 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Париж »
- ^ Патнаик, Прадьот (2003). Справочник неорганических химических соединений . МакГроу-Хилл. п. 510. ИСБН 978-0-07-049439-8 . Проверено 6 июня 2009 г.
- ^ Jump up to: а б Оксид лютеция. 1997-2007 гг. Металл Редкая Земля Лимитед. http://www.metall.com.cn/luo.htm
- ^ Макинтайр, Дж. Э. (1992). Словарь неорганических соединений, тома 1–3 . Лондон: Чепмен и Холл.
- ^ Тротман-Дикенсон, А.Ф. (1973). Комплексная неорганическая химия . Оксфорд: Пергамон.
- ^ Пасторский дом, Тина Л.; Бичер, Стивен Дж.; Чоудхари, Амол; Грант-Джейкоб, Джеймс А.; Хуа, Пин; Маккензи, Джейкоб И.; Шеперд, Дэвид П.; Исон, Роберт В. (2015). «Импульсный лазер с диодной накачкой и мощностью 7,4 Вт Yb:Lu 2 O 3 планарный волноводный лазер» (PDF) . Оптика Экспресс . 23 (25): 31691–7. Бибкод : 2015OExpr..2331691P . дои : 10.1364/oe.23.031691 . ПМИД 26698962 .
- ^ Ордин, СВ; Шелых, А.И. (2010). «Оптические и диэлектрические характеристики оксида редкоземельного металла Lu 2 O 3 ». Полупроводники . 44 (5): 558–563. Бибкод : 2010Semic..44..558O . дои : 10.1134/S1063782610050027 . S2CID 101643906 .
- ^ Георг Брауэр (редактор), В сотрудничестве с Марианной Бодлер u. а.: Справочник по препаративной неорганической химии. 3-е, исправленное издание. Том I, Фердинанд Энке, Штутгарт, 1975 г., ISBN 3-432-02328-6 , с. 254.
- ^ О.В. Андреев, И.А. Разумкова, А.Н. Бойко (март 2018 г.). «Синтез и термическая стабильность редкоземельных соединений REF 3 , REF 3 · n H 2 O и (H 3 O)RE 3 F 10 · n H 2 O (RE = Tb - Lu, Y), полученных из сульфидных предшественников». Журнал химии фтора . 207 : 77–83. дои : 10.1016/j.jfluchem.2017.12.001 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Рэндалл Д. Шиле, Брюс К. Макнамара, Эндрю М. Казелла, Энн Э. Козелиски, Дойнита Найнер (февраль 2013 г.). «Термическое фторирование/окисление NF3 кобальта, иттрия, циркония и некоторых оксидов лантаноидов». Журнал химии фтора . 146 : 86–97. дои : 10.1016/j.jfluchem.2012.12.013 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Лиде, Дэвид Р. (1998), Справочник по химии и физике (87-е изд.), Бока-Ратон, Флорида: CRC Press, стр. 472, ISBN 0-8493-0594-2 , получено 27 июня 2008 г.
- ^ «Гексагидрат хлорида лютеция(III) 542075» . Сигма-Олдрич . Проверено 24 июля 2019 г.
- ^ Уэллс А.Ф. (1984) Структурная неорганическая химия, 5-е издание Oxford Science Publications ISBN 0-19-855370-6
- ^ Зима, Марк. «Лютеций»реакции элементов [Таблица Менделеева WebElements]» . www.webelements.com . Проверено 22 декабря 2016 г.
- ^ Jump up to: а б «Бромид лютециана» (PDF) . СДС . Проверено 22 декабря 2016 г.
- ^ Jump up to: а б с Георг Брауэр (редактор), в сотрудничестве с Марианной Бодлер и другими: Справочник по препаративной неорганической химии. 3-е, исправленное издание. Том I, Фердинанд Энке, Штутгарт, 1975, ISBN 3-432-02328-6, стр. 1077.
- ^ Веб-элементы: Лютеций: трийодид лютеция. Получено 31 марта 2018 г.
- ^ Эспри, LB; Кинан, ТК; Крузе, Ф.Х. Получение и кристаллические данные для трииодидов лантаноидов и актинидов. Неорг. Хим., 1964. 3 (8): 1137-1240.
- ^ Серия по неорганической химии, том 7. Редкоземельный элемент скандий, стр. 211.
- ^ Jump up to: а б с Беларби, З.; Сирлин, К.; Саймон, Дж.; Андре, Жан Жак (ноябрь 1989 г.). «Электрические и магнитные свойства жидкокристаллических молекулярных материалов: производных фталоцианинов лития и лютеция». Журнал физической химии . 93 (24): 8105–8110. дои : 10.1021/j100361a026 .
- ^ Jump up to: а б Трометр, М.; Эвен, Р.; Саймон, Дж.; Дубон, А.; Лаваль, Ж.-Ю.; Жермен, JP; Малейссон, К.; Поли, А.; Роберт, Х. (май 1992 г.). «Тонкие пленки бисфталоцианина лютеция для обнаружения газов». Датчики и исполнительные механизмы B: Химические вещества . 8 (2): 129–135. дои : 10.1016/0925-4005(92)80169-X .
- ^ Jump up to: а б Бидермейн, И.; Людер, Дж.; Буде, С.; Чжан, Т.; Ахмади, С.; Грациоли, К.; Буве, М.; Русс, Дж.; Саньял, Б.; Эрикссон, О.; Бренна, Б.; Апулия, К.; Витковский Н. (21 июня 2013 г.). «Экспериментальное и теоретическое исследование электронного строения бифталоцианина лютеция» . Журнал химической физики . 138 (23): 234701. Бибкод : 2013ЖЧФ . дои : 10.1063/1.4809725 . ISSN 0021-9606 . ПМИД 23802970 .
- ^ Jump up to: а б с д Тупанс, Тьерри; Плишон, Винсент; Саймон, Жак (1999). «Замещенные бис (фталоцианины): электрохимические свойства и исследования отклонения зондового луча (миража)». Новый химический журнал . 23 (10): 1001–1006. дои : 10.1039/A905248H .
- ^ Гарт Р. Гисбрехт, Джон К. Гордон, Дэвид Л. Кларк, Брайан Л. Скотт (01 февраля 2004 г.). «Автоионизация в комплексах йодида лютеция: влияние ионного радиуса на связывание лантанида-йодида» . Неорганическая химия . 43 (3): 1065–1070. дои : 10.1021/ic035090y . ISSN 0020-1669 . ПМИД 14753829 . Проверено 29 декабря 2022 г.
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Бирте Аренс, Саймон А. Коттон, Нил Фидер, Оливер Э. Ной, Пол Р. Рэйтби, Саймон Дж. Тит (26 апреля 2002 г.). «Структурное разнообразие нитратных комплексов тяжелых лантаноидов с 2,2':6',2″-терпиридином и стереоселективное замещение нитрата» . Журнал Химического общества, Dalton Transactions (9): 2027–2030. дои : 10.1039/b200480c . Проверено 29 декабря 2022 г.
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Саймон А. Коттон, Пол Р. Рэйтби, Александр Шилд, Джек М. Харроуфилд (март 2022 г.). «Сравнение структурной химии скандия, иттрия, лантана и лютеция: вклад в дебаты группы 3» . Обзоры координационной химии . 455 : 214366. doi : 10.1016/j.ccr.2021.214366 . S2CID 245712597 . Проверено 29 декабря 2022 г.
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Константин А. Руфанов, Доминик М.М. Фрекманн, Хайнц-Юрген Крот, Стефан Шютте, Герберт Шуман (01 мая 2005 г.). «Исследования по термолизу стабилизированного эфиром Lu(CH 2 SiMe 3 ) 3 . Молекулярная структура Lu(CH 2 SiMe 3 ) 3 (THF)(диглим)» . Журнал естественных исследований Б. 60 (5): 533–537. дои : 10.1515/znb-2005-0509 . ISSN 1865-7117 . S2CID 100903579 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б Серия «Неорганическая химия». С. 206. 1.3.3 Соединения со степенью окисления +3.
- ^ Томас Шлейд, Герд Мейер (сентябрь 1987 г.). «Синтез и кристаллические структуры монохлорида лютеция, стабилизированного водородом и углеродом, LuClHx и Lu2Cl2C» . Журнал неорганической и общей химии (на немецком языке). 552 (9): 90–96. дои : 10.1002/zaac.19875520909 . ISSN 0044-2313 . Проверено 29 декабря 2022 г.