Lantaniedoksiede
Lantaniedoksiede is verbindings van die lantaniedelemente met suurstof.
Die meeste van hierdie verbindings het die chemiese formule Ln2O3, omrede die gewoonlike oksidasietoestand van hierdie elemente +3 is. Dit geld ook vir die ander twee seldsame aardelemente, skandium en yttrium.
Kristalstrukture
wysigDie Ln2O3-verbindings, die seskwioksiede, het gewoonlik een van vyf struktuurtipes. [1]
- A-Ln2O3 -- 'n trigonale struktuur (P3m1) wat die lantaanoksied-struktuur is, die argetipe van die D52 struktuur van die strukturbericht-klassifikasie. Die struktuur het sewevoudige Ln-koördinasie.[2]
- B-Ln2O3 -- 'n monokliniese struktuur (C2/m). Die struktuur het sesvoudige en sewevoudige Ln-koördinasie. Dit is 'n effens verwronge weergawe van die A-tipe struktuur wat se suurstofposisies effens verander het[2].
- C-Ln2O3 -- 'n kubiese struktuur (Ia3 bixbyïet; D53) met sesvoudige koördinasie
- H-Ln2O3 -- 'n hoëtemperatuurfase met heksagonale simmetrie (P63/mmc[2]) en effens verwronge oktaëdriese (sesvoudige) Ln-koördinasie
- X-Ln2O3 -- 'n hoëtemperatuurfase met kubiese simmetrie (Im3m[2]) en oktaëdriese Ln-koördinasie
Watter struktuur stabiel is hang af van die temperatuur en van die ioonradius van die lantaniedioon. (Sien diagram) Groot ione stabiliseer die sewevoudige koördinasie.[2]
By die meeste lantaniede lewer verbanding van die suiwer metaal 'n seskwioksied Ln2O3 maar by verbranding van die lantaniede Ce, Pr en Tb word, omrede hierdie lantaniede Ln4+-ione kan vorm, 'dioksiede' gevorm, of eintlik CeO2, Pr6O11 en Tb4O7 . Die praseodimium- en terbiumoksiede kan met nog suurstof in PrO2 en TbO2 omgeskakel word. Die dioksiede het die kubiese fluoriet-struktuur en die laer oksiede 'n struktuur wat van hierdie struktuur afgelei is maar suurstofvakatures bevat. Die fasediagram Pr-O is baie ingewikkeld. Versigtige reduksie met waterstof lewer die seskwioksiede Ce2O3, Pr2O3 em Tb2O3.[3]
Van sommige lantaniede is ook monoksiede bekend wat met oormaat metaal uit die seskwioksiede verkry kan word, soos NdO, SmO, EuO en YbO. Hiervan kan EuO en YbO as Ln2+O2− beskou word en hulle is halfgeleiers. NdO en SmO is metalliese geleiers en kan dalk as Ln3+O2−e− beskou word.[3]
Chemiese eienskappe
wysigVan die dioksiede en monoksiede is slegs die liggeel CeO2 en die donkerpers EuO waterbestand. Donkerbruin PrO2, donkerrooi TbO2, goudgeel NdO, goudgeel SmO en heldergroen YbO reageer met water en stel die driewaardige ioon vry. Al die seskwioksiede is onoplosbaar in water, hoewel dit aan die oppervlakte daarmee reageer om die hidroksiede Ln(OH)3 te vorm. In sure is hulle oplosbaar en word daar 'n komplekse akwo-ioon [Ln(H2O)n]3+ gevorm wat se kleur afhankelik is van die elektronkonfigurasie van die lantaniedioon. Die waarde van n, die hidrasiegetal, is gewoonlik 9.[3]
Lantaniedoksiede is lewisbasisse. Ammoniakgas ('n basis) word in teenstelling tot koolstofdioksied ('n suur) nie geadsorbeer nie. Aan die oppervlak geadsorbeerde CO2 kan deur verhitting verwyder word, maar die desorpsietemperatuur het 'n amper lineêre afhanklikheid van die radius van die lantaniedioon. Lutesiumoksied verloor sy CO2 reeds teen 125°C; neodimiumoksied teen 330°C. Vanweë die lantaniedkontraksie is die later lantaniedoksiede minder basies. [4]
Verwysings
wysig- ↑ Matvei Zinkevich (2007). "Thermodynamics of rare earth sesquioxides". Progress in Materials Science. 52: 597–647.
{{cite journal}}: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link) - ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Cameron L. Tracy, Maik Lang, Fuxiang Zhang, Christina Trautmann, Rodney C. Ewing (2015). "Phase transformations in Ln2O3 materials irradiated with swift heavy ions". Osti.gov.
{{cite web}}: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link) - ↑ 3,0 3,1 3,2 Holleman, Arnold F. and Wiberg, Nils. (2017). "Lanthanoide - Sauerstoffverbindungen". in: Anorganik Online. Berlin, Boston: De Gruyter.
{{cite book}}: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link) - ↑ Satoshi Sato, Ryoji Takahashi, Mika Kobune, Hiroshi Gotoh (2009). "Basic properties of rare earth oxides". Applied Catalysis A: General. 356 (1): 57–63. doi:10.1016/j.apcata.2008.12.019.
{{cite journal}}: AS1-onderhoud: gebruik authors-parameter (link)