跳转到内容

钇化合物

编辑链接
维基百科，自由的百科全书
乙酸钇溶液和碳酸盐反应，生成碳酸钇沉淀（左），这一沉淀可以溶于过量的碳酸盐溶液中（右）。这一性质是钇组稀土的通性。

钇化合物是钇（元素符号：Y）形成的化合物，在这些化合物中，钇一般显+3价。钇化合物的溶解度性质与镧系元素铕至镥的化合物有一定相似之处，如碳酸盐和草酸盐难溶于水，而可溶于过量的碳酸盐或草酸盐溶液，以及硫酸盐复盐可溶于水，这些化合物被归为“钇组”。[1]

氧族元素及卤素化合物

[编辑]

钇的氧化物和氢氧化物分别是氧化钇（Y2O3）和氢氧化钇（Y(OH)3），它们都是难溶于水的白色固体。[2]其中，氧化钇可由碳酸钇（俄语：Карбонат иттрия）[3]或草酸钇[4]的高温灼烧制备，如果以氯化钇为原料制备这些化合物，可能得到掺杂氯的化合物Y3O4Cl，这一化合物也可通过在空气中灼烧，使氧取代氯；[5]以硝酸钇为原料则无此问题。[6]氢氧化钇可由可溶性钇化合物和氢氧化钠或氨水反应沉淀得到[7]，也能由钇的醇盐水解得到[8]，硝酸钇开始沉淀的pH为6.95，乙酸钇开始沉淀的pH为6.83，其它阴离子开始沉淀的pH与之相似。如果溶液中有羟基酸、糖类存在，会由于形成稳定的配位化合物而阻止沉淀的生成。氢氧化钇受热可以分解，先生成碱式氧化钇（YO(OH)），继续加热得到氧化钇。氧化钇和氢氧化钇都易溶于强酸，形成相应的钇盐。[2]

钇的硫属化合物硫化钇（Y2S3）、硒化钇（Y2Se3）和碲化钇（Y2Te3）均是已知的，它们可由单质直接化合得到，或者无水氯化物和硫属化氢反应得到：[9]

Y2O3 + 3 H2E → Y2E3 + 3 H2O
2 Y + 3 E → Y2E3（E=S, Se, Te）

钇的卤化物可由氧化钇、氢氧化钇或碳酸钇和相应的氢卤酸溶液反应得到。对于氯化钇（YCl3）和溴化钇（YBr3）来说，可以通过冷却它们的饱和溶液，或者通入相应的卤化氢使水合卤化钇沉淀。钇的卤化物和镧系金属卤化物一样，不能通过直接加热的方式得到无水物，否则会生成卤氧化钇（YOX）。将水合物在卤化氢气流中加热，或者用卤化铵、氯化亚砜处理也能得到无水物。[10]卤化钇除了能生成水合物（YF3·1/2H2O、YCl3·6H2O、YBr3·6H2O及YI3·8H2O），还可以和一些配体形成配合物，如和氧化膦或氧化胂形成[Y(Me3PO)6]X3或[Y(Me3AsO)6]X3（X=Cl, Br, I）等。[11]钇和卤素（氟除外[12]）或拟卤素也能形成配合物，如Cs3[Y2I9]、(Bu4N)3[Y(NCS)6]等。[13]

金属钇和氯化钇或溴化钇反应，可以得到低氧化态的卤化物YX和Y2X3（X=Cl, Br）。[14]

其它二元化合物

[编辑]
区域熔融法生长的YB66单晶

钇和氮族元素可以形成化学式为YE（E=N, P, As, Sb）的化合物，它们在潮湿空气中可以水解，放出挥发性的氢化物EH3。[15]钇和碳可以形成多种化合物，如Y2C3[16]、YC2[17]等。它们可以有多种方法制得：

2 Y + 3 C → Y2C3
Y2O3 + 7 C → 2 YC2 + 3 CO↑

钇的硅化物亦有多种，如YSi2[18]、Y5Si4和YSi[19]等。钇和硼也能形成很多化合物，如金色的YB4、蓝色的YB6、浅蓝色的YB12等，它们具有金属性；YB66则是半导体，室温下的电阻率为106Ω·cm。[20]

含氧酸盐

[编辑]
图中的化合物为硝酸钇，和大部分钇化合物一样，都是无色晶体或白色固体。硝酸钇溶于水得到含有钇离子的溶液，为无色。

钇的强酸盐大多可溶于水，[Y(H2O)6]3+的离子半径（0.900）和[Ho(H2O)6]3+（0.901）相近，不如同族的[Sc(H2O)6]3+容易水解。[21]当阴离子无色时，钇的含氧酸盐一般也是无色的。在钇的含氧酸盐的晶体中，除了配位数为6的水合离子外，[Y(H2O)8]3+（十二面体分子构造（英语：dodecahedral molecular geometry））和[Y(H2O)9]3+（三冠三角柱形分子分子构造（英语：tricapped trigonal prismatic molecular geometry））也是已知的。[12]

硝酸钇（Y(NO3)3）是易溶于水的无色晶体，溶解度随温度的升高而增大；而硫酸钇（Y2(SO4)3）与之相反，溶解度随温度的升高而降低。[22]

碳酸钇（Y2(CO3)3）和草酸钇（Y2(C2O4)3）都难溶于水，可溶于无机酸，且溶解度随pH的降低而升高。碳酸盐和草酸盐都会受热分解，其最终产物为氧化钇。[23]稀土的羧酸盐可由氧化物或碳酸盐和相应的羧酸反应制得，甲酸盐[24]、乙酸盐[25]、丙酸盐、丁酸盐[26]等均已制得并得到研究。芳多羧酸，如苯二甲酸[27]或苯三甲酸[28]由于有多个羧基，可以和钇形成二维或三维结构的配位聚合物，其中具有三维结构的多孔配位聚合物又称金属有机框架材料（MOF材料），Y(BTC)·aq便是其中一例。[28]

参考文献

[编辑]
  1. ^ 无机化学丛书. pp 210. 表 22.23 不同盐类在水中的溶解趋势
  2. ^ 2.0 2.1 无机化学丛书. pp 215-223. 3. 氧化物及氢氧化物
  3. ^ 霍地, 孙旭东, 修稚萌,等. 制备工艺对超细氧化钇粉体形态与烧结性的影响[J]. 中国稀土学报, 2007, 25(5):566-572.
  4. ^ 向柠, 陈洪龄, 徐南平. 超细氧化钇粉体的制备[J]. 高校化学工程学报, 2002, 16(1):48-52.
  5. ^ 刘志强, 李杏英, 梁振锋. 碳铵沉淀法制备纳米氧化钇过程中氯离子的行为[J]. 中国稀土学报, 2005, 23(3):373-377.
  6. ^ 缪飞, 余林, 孙明,等. 纳米氧化钇的制备与表征[J]. 精细化工, 2009, 26(4):313-317.
  7. ^ 吴洪达, 曾阳庆, 杜爱光,等. 反应条件对氢氧化钇及氧化钇形貌的影响[J]. 无机盐工业, 2010, 42(7):28-30.
  8. ^ 张力明, 王晶, 高宏,等. 异丙醇钇的制备及性能研究[J]. 大连交通大学学报, 2000, 21(3):102-104.
  9. ^ 无机化学丛书. pp 224-225. 4. 硫属化合物
  10. ^ 无机化学丛书. pp 210-215. 2. 卤素化合物
  11. ^ Hill N J, Levason W, Popham M C, et al. Yttrium halide complexes of phosphine-and arsine oxides: synthesis, multinuclear NMR and structural studies[J]. Polyhedron, 2002, 21(4): 445-455.
  12. ^ 12.0 12.1 James E. House. Inorganic chemistry. Academic Press. 2008
  13. ^ S. P. Petrosyants, A. B. Ilyukhin. Structural diversity of yttrium(III) halide complexes. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2012-12-01, 57 (13): 1653–1681 [2018-12-14]. ISSN 1531-8613. doi:10.1134/S0036023612130037. （原始内容存档于2020-02-09） （英语）. 
  14. ^ H. Mattausch, J. B. Hendricks, R. Eger, J. D. Corbett, A. Simon. Reduced halides of yttrium with strong metal-metal bonding: yttrium monochloride, monobromide, sesquichloride, and sesquibromide. Inorganic Chemistry. 1980-07-01, 19 (7): 2128–2132 [2018-12-14]. ISSN 0020-1669. doi:10.1021/ic50209a057. 
  15. ^ 无机化学丛书. pp 226. 5. 氮族化合物
  16. ^ High pressure synthesis and superconducting properties of yttrium sesquicarbide. Journal of the Less Common Metals. 1969-01-01, 17 (1): 91–98 [2018-12-14]. ISSN 0022-5088. doi:10.1016/0022-5088(69)90039-3 （英语）. 
  17. ^ Dan Zhou, Supapan Seraphin, Su Wang. Single‐walled carbon nanotubes growing radially from YC2particles. Applied Physics Letters. 1994-09-19, 65 (12): 1593–1595 [2019-01-19]. ISSN 0003-6951. doi:10.1063/1.112924. （原始内容存档于2019-07-01）. 
  18. ^ Siegal M P, Kaatz F H, Graham W R, et al. Formation of epitaxial yttrium silicide on (111) silicon[J]. Journal of Applied Physics, 1989, 66(7): 2999-3006.
  19. ^ Preparation of yttrium silicides and oxide-silicides. Journal of the Less Common Metals. 1990-04-01, 159: 205–222 [2018-12-14]. ISSN 0022-5088. doi:10.1016/0022-5088(90)90149-E （英语）. 
  20. ^ Growth of single crystal YB66 from the melt. Journal of Crystal Growth. 1971-12-01, 11 (3): 185–190 [2018-12-14]. ISSN 0022-0248. doi:10.1016/0022-0248(71)90083-2. （原始内容存档于2021-07-15） （英语）. 
  21. ^ Chaim T Horovitz. Biochemistry of Scandium and Yttrium, Part 1: Physical and Chemical Fundamentals. Springer Science+Business Media, LLC. DOI: 10.1007/978-1-4615-4313-8. ISBN 978-1-4613-6936-3; 978-1-4615-4313-8
  22. ^ 无机化学丛书. pp 236. 12. 硫酸盐及其复盐
  23. ^ 无机化学丛书. pp 227-232
  24. ^ Bohatý L, Bayarjargal L, Becker P. Linear and nonlinear optical properties of yttrium formate dihydrate, Y(HCOO)3· 2H2O[J]. Applied Physics B, 2007, 86(3): 523-527.
  25. ^ Ribot F, Toledano P, Sanchez C. X-ray and spectroscopic investigations of the structure of yttrium acetate tetrahydrate[J]. Inorganica chimica acta, 1991, 185(2): 239-245.
  26. ^ Thermal decomposition of yttrium(III) propionate and butyrate. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2013-05-01, 101: 185–192 [2018-12-14]. ISSN 0165-2370. doi:10.1016/j.jaap.2013.01.011 （英语）. 
  27. ^ Srinivasan Natarajan, A. Thirumurugan. Synthesis, structure and luminescent properties of yttrium benzene dicarboxylates with one- and three-dimensional structure. Dalton Transactions. 2004-09-06, 0 (18): 2923–2928 [2018-12-14]. ISSN 1477-9234. doi:10.1039/B408403A. （原始内容存档于2018-06-12） （英语）. 
  28. ^ 28.0 28.1 Junhua Luo, Hongwu Xu, Yun Liu, Yusheng Zhao, Luke L. Daemen, Craig Brown, Tatiana V. Timofeeva, Shengqian Ma, Hong-Cai Zhou. Hydrogen Adsorption in a Highly Stable Porous Rare-Earth Metal-Organic Framework: Sorption Properties and Neutron Diffraction Studies. Journal of the American Chemical Society. 2008-07-01, 130 (30): 9626–9627 [2018-12-14]. ISSN 0002-7863. doi:10.1021/ja801411f. 

参考书目

[编辑]
  • 易宪武, 黄春辉, 王慰 等. 无机化学丛书 第七卷 钪 稀土元素. 科学出版社, 1992. ISBN 9787030305749

参见

[编辑]
检索自“https://wiki.gdrain.workers.dev/w/index.php?title=钇化合物&oldid=72920665”