銪化合物

這是一篇優良條目，請按此取得更多資訊。
維基百科，自由的百科全書
銪化合物在395 nm和365 nm的紫外光下發出熒光。
硝酸銪和氫氧化鈉反應，生成氫氧化銪沉澱。反應用365 nm的紫外光照射。

銪化合物是鑭系金屬銪（元素符號：Eu）形成的化合物，在這些化合物中，銪一般顯+3價，如EuCl3、Eu(NO3)3等；+2價的銪化合物是已知的，這也是水溶液中鑭系金屬最穩定的二價離子。[1]

氧族化物[編輯]

氧化亞銪（俄語：Оксид европия(II)）可由氧化銪在高溫下用金屬銪還原得到，它具有岩鹽結構，為深紅色固體，在77 K具有鐵磁性。它有成為磁製冷（英語：Magnetic refrigeration）材料的潛力（ΔSmag=−143 mg/cm3 K，50 kOe）。[2][3]硫化亞銪也具有鐵磁性，但碲化亞銪卻是反鐵磁性的。[2]銪的混合價態氧化物Eu3O4可由氧化銪用還原劑在氫氣氣氛下還原得到，如：[4]

2 Eu2O3 + 2 EuOCl + 2 LiH → 2 Eu3O4 + 2 LiCl + H2↑

三氧化二銪（氧化銪）是銪最穩定的氧化物，是高熔點的淺粉色固體，可由硝酸銪的熱分解反應製得。[2]它和水反應，可以得到EuOOH。[5]可溶性銪鹽和氨水或氫氧化鈉反應，能夠沉澱出氫氧化物Eu(OH)3，但有多羥基化合物（如葡萄糖）存在時，沉澱不完全。[2]三硫化二銪可由Eu(Et2NCS2)3·Phen在500~600 °C分解製得，[6]硫氰酸鹽Eu(NCS)3的分解也會得到三硫化二銪；[7]它的兩種晶型α型和γ型分別屬正交晶系和立方晶系。[8] 氧硫化銪由氧化銪在二硫化碳/氬/低壓氧氣流中反應得到，它是三斜晶系的固體，空間群P3m1，其光學帶隙為4.4 eV。[9]氧硒化銪和氧碲化銪可以由氧化銪和硒或碲在600 °C反應製得，[10]氧硒化物在空氣中加熱，氧化為氧亞硒酸鹽，[11]氧碲化物也會發生類似反應，得到Eu2TeO6。[12]

金屬銪在固態氬中和水反應，可以得到Eu(H2O)和Eu(H2O)2配合物。Eu(H2O)經過重排得到HEuOH，並進一步分解為EuO和H2；Eu(H2O)2則分解為Eu(OH)2和H2。[13]

鹵化物[編輯]

銪可以形成EuX3（X=F, Cl, Br, I）四種鹵化物，除氟化物外均易溶於水，在水中是強電解質。無水鹵化銪可由氧化物或鹵化物的水合物反應製得：[14]

Eu2O3 + 6 NH4Cl → 2 EuCl3 + 3 H2O + 6 NH3↑
EuCl3·6H2O + 6 SOCl2 → EuCl3 + 6 SO2↑ + 12 HCl↑

其中，碘化銪只能通過氧化銪和氫碘酸反應得到[15]，直接用碘化銨處理反應物會得到二價的碘化亞銪。[16]

含氧酸鹽[編輯]

硫酸亞銪是二價銪的硫酸鹽，它可由汞作為陰極，電解硫酸銪的溶液得到，或者用鋅汞齊還原氯化銪，再和硫酸反應製得。[17]它和碳酸鈉或草酸銨反應，可以分別得到碳酸亞銪和草酸亞銪。[17]

EuSO4 + Na2CO3 + xH2O → EuCO3·xH2O + Na2SO4
EuSO4 + (NH4)2C2O4(飽和) + H2O → EuC2O4·H2O + (NH4)2SO4

三價的硫酸銪可以直接由氧化銪和稀硫酸反應，並結晶得到，對水合物的脫水可以得到無水物。硫酸銪可溶於水，其八水合物在20 °C時的溶解度為2.56 g。[18]銪的亞硫酸鹽（Eu2(SO3)3·nH2O，n=0, 3, 6[19]）及其鹼式鹽（EuOHSO3·4H2O[20]）是已知的，亞硫酸鹽在一氧化碳氣氛中加熱，會經過脫水得到無水物，經過Eu2O2SO4，最終得到氧硫化物Eu2O2S。[21]

硝酸銪是無色晶體，在365 nm紫外光激發下發出紅光。

硝酸銪可由氧化銪和硝酸反應並結晶得到，晶體用45~55%硫酸乾燥，可以得到六水合物。[22]其無水物可以通過氧化銪和四氧化二氮反應得到，而加熱水合物只能得到鹼式鹽EuONO3。[23]磷酸銪可以通過氯化銪和磷酸氫二銨（或氧化銪和5 mol/L的磷酸[24]）反應得到，其白色的一水合物從溶液中沉澱。它在600~800 °C失水，由一水的六方相轉變為無水的單斜相。[25]氧化銪和五氧化二砷反應，得到砷酸銪，它是無色晶體，具有磷釔礦結構。[26]

碳酸銪是銪的碳酸鹽之一，可由二氧化碳飽和的碳酸氫鈉稀溶液與可溶性銪鹽反應得到，它加熱分解，生成氧化銪和二氧化碳。其鹼式鹽及復鹽是已知的。[27]乙酸銪是淺粉色的固體，可以從水溶液中結晶出四水合物，它用硫酸乾燥得到三水合物。[28]硝酸銪和草酸反應得到草酸銪十水合物，它在100 °C轉化為五水合物。原料使用草酸鉀只能得到復鹽KEu(C2O4)2·2H2O。[28]將草酸銪和草酸於200 °C進行草酸反應，可以得到配位聚合物[Eu(C2O4)(HCOO)]n。[29]草酸銪在二氧化碳氣氛中加熱至320 °C，可以得到草酸亞銪：[30]

Eu2(C2O4)3 → 2 EuC2O4 + 2 CO2↑
一種Eu-MOF在280 nm紫外光激發下的發光，光譜中有着Eu3+的特徵峰。[31]

有機銪化合物[編輯]

有機銪化合物是含Eu–C鍵的一類金屬有機化合物，早期研究的有銪的環戊二烯配合物，它們可以由茂基鈉和無水鹵化銪在四氫呋喃中反應製得，如：[32][33]

EuCl3 + 3 C5H5Na → (C5H5)3Eu + 3 NaCl
EuI2 + 2 (C5HiPr4)Na → (C5HiPr4)2Eu + 2 NaI

三茂銪是棕色固體，可以和過氧化氫反應得到環戊二烯過氧化銪[34]；二(四異丙基茂)銪是橙紅色固體，可於165 °C熔化。[33]環壬四烯和銪(II)的配合物可以由類似方法製得，它的甲苯溶液在516 nm發出藍綠色的熒光，相比其它有機銪(II)夾心配合物（約630 nm）有着明顯的藍移。[35]

除了利用複分解反應製備有機銪化合物外，也能直接通過金屬銪參與反應，如銪和五甲基環戊二烯反應生成淺橙色的二(五甲基環戊二烯)銪；[33]和環辛四烯反應，得到淺綠色的環辛四烯銪。[36]

應用[編輯]

三價銪的化合物在激發下可以發出紅光，如氧化銪可用於顯像管電視中，[37]摻銪氧硫化釔（Y2O2S:Eu3+）可用作熒光粉等。[38]此外，銪化合物還能用於防偽材料製造。[39]

參考文獻[編輯]

  1. ^ 無機化學叢書. pp 187-188. 1.2.3 氧化態及電極電勢.
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 無機化學叢書. pp 200-203. 2. 氧族化合物; pp 215. 3. 氧化物及氫氧化物.
  3. ^ Ahn, Kyunghan; Pecharsky, A. O.; Gschneidner, K. A.; Pecharsky, V. K. Preparation, heat capacity, magnetic properties, and the magnetocaloric effect of EuO. Journal of Applied Physics. 2005, 97 (6): 063901. ISSN 0021-8979. doi:10.1063/1.1841463. 
  4. ^ Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band I, Ferdinand Enke, Stuttgart 1975, pp 1091. ISBN 3-432-02328-6.
  5. ^ Batsanov, S. S.; Deribas, A. A.; Kustova, G. N. Reaction of rare earth metal oxides with water. Zhurnal Neorganicheskoi Khimii, 1967. 12 (9): 2283-2286. ISSN 0044-457X.
  6. ^ Kuzmina, N. P.; Ivanov, R. A.; Paramonov, S. E.; Martynenko, L. I. Volatile lanthanide diethyldithiocarbamates as precursors for lanthanide sulfide film deposition. Proceedings - Electrochemical Society, 1997. 97 (25). 880-885. ISSN: 0161-6374.
  7. ^ Grizik, A. A.; Eliseev, A. A.; Borodulenko, G. P.; Tolstova, V. A. Low-temperature form of Ln2S3 (Ln = europium, samarium, or gadolinium). Zhurnal Neorganicheskoi Khimii, 1977. 22 (2): 558-559. ISSN: 0044-457X.
  8. ^ Roméro, Stéphane; Mosset, Alain; Trombe, Jean-Christian; Macaudière, Pierre. Low-temperature process of the cubic lanthanide sesquisulfides:remarkable stabilization of the γ-Ce2S3 phasei. Journal of Materials Chemistry. 1997, 7 (8): 1541–1547. ISSN 0959-9428. doi:10.1039/a608443e. 
  9. ^ Llanos, J; Sánchez, V; Mujica, C; Buljan, A. Synthesis, physical and optical properties, and electronic structure of the rare-earth oxysulfides Ln2O2S (Ln=Sm, Eu). Materials Research Bulletin. 2002, 37 (14): 2285–2291. ISSN 0025-5408. doi:10.1016/S0025-5408(02)00936-4. 
  10. ^ Sadovskaya, O. A.; Yarembash, E. I.; Eliseev, A. A. Europium oxychalcogenides. Izvestiya Akademii Nauk SSSR, Neorganicheskie Materialy, 1974. 10 (11): 2076-2077. ISSN 0002-337X.
  11. ^ Markku Leskela. Thermal stability and infrared absorption spectrum of europium oxyselenide (Eu2O2Se). Finnish Chemical Letters, 1980 (6): 173-176. ISSN 0303-4100.
  12. ^ Kent, Richard A.; Eick, Harry A. The Preparation and Properties of Some Lanthanum(III) Monotelluroöxides. Inorganic Chemistry. 1962, 1 (4): 956–958. ISSN 0020-1669. doi:10.1021/ic50004a061. 
  13. ^ Jia Xu, Mingfei Zhou. Reactions of Early Lanthanide Metal Atoms (Nd, Sm, Eu) with Water Molecules. A Matrix Isolation Infrared Spectroscopic and Theoretical Study. The Journal of Physical Chemistry A. 2006-09, 110 (36): 10575–10582 [2019-10-26]. ISSN 1089-5639. doi:10.1021/jp063776g. （原始內容存檔於2020-08-01） （英語）. 
  14. ^ 無機化學叢書. pp 210-215. 2. 鹵素化合物
  15. ^ Emel'yanov, V. I.; Kuznetsova, L. I.; Abramova, L. V.; Ezhov, A. I. Systems Eu2O3-HI-H2O and EuI3-HI-H2O at 25°C. Zhurnal Neorganicheskoi Khimii, 1997. 42(8): 1394-1396.
  16. ^ DIAO, Chengpeng; YU, Jinqiu; LI, Hongwei; PENG, Peng; WU, Hao; HE, Huaqiang; YAN, Shihong; HU, Yunsheng. Ammonium-iodide route to anhydrous EuI2: mechanism and preparation. Journal of Rare Earths. 2015, 33 (11): 1189–1195. ISSN 1002-0721. doi:10.1016/S1002-0721(14)60545-7. 
  17. ^ 17.0 17.1 無機化學叢書. pp 203. 3. Ln2+的水溶液體系.
  18. ^ 無機化合物合成手冊. pp 258-259. 819 硫酸鹽.
  19. ^ Koskenlinna, Markus; Niinisto, Lauri. Lanthanoid sulfites. III. Preparation and properties of two isomorphous series of lanthanoid sulfite hydrates. Finnish Chemical Letters, 1975. (3-4): 83-88. ISSN: 0303-4100.
  20. ^ McCoy, Herbert N. The Salts of Europium. Journal of the American Chemical Society. 1939, 61 (9): 2455–2456. ISSN 0002-7863. doi:10.1021/ja01878a055. 
  21. ^ Leskelä, Markku; Niinistö, Lauri. Thermal decomposition of europium sulfite trihydrate in carbon monoxide. Thermochimica Acta. 1980, 37 (2): 125–130. ISSN 0040-6031. doi:10.1016/0040-6031(80)80032-3. 
  22. ^ 高勝利, 劉翊綸, 楊祖培. 稀土硝酸鹽的製法、性質及結構 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）. 稀土, 1990 (4): 23-28.
  23. ^ 無機化合物合成手冊. pp 260-261. 820 硝酸鹽.
  24. ^ Chen, Yang; Wei, Xian-Wen; Wu, Kong-Lin; Liu, Xiao-Wang. A facile hydrothermal route to flower-like single crystalline EuPO4·H2O. Materials Letters. 2012, 89: 108–110. ISSN 0167-577X. doi:10.1016/j.matlet.2012.08.074. 
  25. ^ Zollfrank, Cordt; Scheel, Hanne; Brungs, Sabine; Greil, Peter. Europium(III) Orthophosphates: Synthesis, Characterization, and Optical Properties. Crystal Growth & Design. 2008, 8 (3): 766–770. ISSN 1528-7483. doi:10.1021/cg070483j. 
  26. ^ Golbs, Sylvia; Cardoso-Gil, Raul; Schmidt, Marcus. Crystal structure of europium arsenate, EuAsO4. Zeitschrift für Kristallographie - New Crystal Structures. 2009, 224 (2). ISSN 2197-4578. doi:10.1524/ncrs.2009.0076. 
  27. ^ 無機化合物合成手冊. pp 261-263. 822 碳酸鹽.
  28. ^ 28.0 28.1 Sarkar, P. B. Some compounds of europium. Bulletin de la Societe Chimique de France, 1927. (41): 185-189. ISSN: 0037-8968.
  29. ^ Hadi, Abdul Nada; Li, Wei; Feng, Guo-Qiang; Lu, Pei-Xiang. Synthesis, structure, photoluminescence and thermal expansion of a rare earth formate oxalate framework （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）. Chinese Journal of Structural Chemistry, 2018. 37 (2): 262-269. DOI: 10.14102/j.cnki.0254-5861.2011-1683.
  30. ^ Glasner, A.; Levy, E.; Steinberg, M. Thermal decomposition of europium(III) oxalate. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 1963, 25 (11): 1415–1422. ISSN 0022-1902. doi:10.1016/0022-1902(63)80413-3. 
  31. ^ Zhen Li, Rosario Núñez, Mark E. Light, Eliseo Ruiz, Francesc Teixidor, Clara Viñas, Daniel Ruiz-Molina, Claudio Roscini, José Giner Planas. Water-Stable Carborane-Based Eu3+/Tb3+ Metal–Organic Frameworks for Tunable Time-Dependent Emission Color and Their Application in Anticounterfeiting Bar-Coding. Chem. Mater. 2022, 34, 10, 4795–4808. doi:10.1021/acs.chemmater.2c00323
  32. ^ 無機化學叢書. pp 338. 2.3.7 稀土元素有機化合物.
  33. ^ 33.0 33.1 33.2 Sitzmann, Helmut; Dezember, Thomas; Schmitt, Oliver; Weber, Frank; Wolmershäuser, Gotthelf; Ruck, Michael. Metallocenes of Samarium, Europium, and Ytterbium with the Especially Bulky Cyclopentadienyl Ligands C5H(CHMe2)4, C5H2(CMe3)3, and C5(CHMe2)5. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 2000, 626 (11): 2241–2244. ISSN 0044-2313. doi:10.1002/1521-3749(200011)626:11<2241::AID-ZAAC2241>3.0.CO;2-0. 
  34. ^ Bulgakov, R. G.; Kuleshov, S. P.; Khandozhko, V. N.; Beletskaya, I. P.; Tolstikov, G. A.; Kazakov, V. P. Chemiluminescence upon the reaction of solutions of (C5H5)3Sm and organosamarium and organoeuropium peroxides with H2O. Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR Division of Chemical Science. 1988, 37 (7): 1504–1504. ISSN 0568-5230. doi:10.1007/BF00962777. 
  35. ^ Kawasaki, Kenshiro; Sugiyama, Rion; Tsuji, Takashi; Iwasa, Takeshi; Tsunoyama, Hironori; Mizuhata, Yoshiyuki; Tokitoh, Norihiro; Nakajima, Atsushi. A designer ligand field for blue-green luminescence of organoeuropium(ii) sandwich complexes with cyclononatetraenyl ligands. Chemical Communications. 2017, 53 (49): 6557–6560. ISSN 1359-7345. doi:10.1039/C7CC03045B. 
  36. ^ Tsuji, Takashi; Hosoya, Natsuki; Fukazawa, Suguru; Sugiyama, Rion; Iwasa, Takeshi; Tsunoyama, Hironori; Hamaki, Hirofumi; Tokitoh, Norihiro; Nakajima, Atsushi. Liquid-Phase Synthesis of Multidecker Organoeuropium Sandwich Complexes and Their Physical Properties. The Journal of Physical Chemistry C. 2014, 118 (11): 5896–5907. ISSN 1932-7447. doi:10.1021/jp4108014. 
  37. ^ Caro, Paul. Rare earths in luminescence. Rare earths. 1998-06-01: 323–325 [2019-07-06]. ISBN 978-84-89784-33-8. （原始內容存檔於2020-03-13）. 
  38. ^ 無機化學叢書. pp 263. 1. 稀土發光材料.
  39. ^ 魏俊青, 孫誠, 黃利強. 稀土銪配合物在熒光防偽油墨中的應用 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）. 天津科技大學學報, 2012(4):36-39.

參考書籍[編輯]

  • 易憲武, 黃春輝, 王慰, 劉餘九, 吳瑾光. 無機化學叢書 第七卷 鈧、稀土元素. 北京: 科學出版社, 1992. ISBN 9787030305749.
  • 日本化學會 編. 安家駒, 陳之川 譯. 無機化合物合成手冊 第二卷. 北京: 化學工業出版社, 1986. CSBN 15063·3726 （無機化合物の合成Ⅱ. 東京: 丸善株式會社, 1977）

取自 "https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=铕化合物&oldid=80354128"