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ランタニド三塩化物は、化学式Ln Cl 3の無機化合物の一種で、Ln はランタニド金属を表します。三塩化物は、ランタニドの応用化学および学術化学における標準試薬です。無水固体および水和物として存在します。
プロパティ
無水固体の融点は、約 582 (Tb) - 925 °C (Lu) の範囲です。一般的には淡色で、多くの場合は白色です。配位ポリマーであるため、水などのドナー溶媒にのみ溶解します。
準備
ランタニド酸化物および炭酸塩は塩酸に溶解して水和陽イオンの塩化物塩を生成します。
- M 2 O 3 + 6 HCl + n H 2 O → 2 [Ln(H 2 O) n ]Cl 3
産業ルート
無水三塩化物は酸化物の炭素熱反応によって商業的に生産される： [2]
- M 2 O 3 + 3 Cl 2 + 3 C → 2 MCl 3 + 3 CO
塩化アンモニウム経路
塩化アンモニウム法は、無水ランタニド塩化物を製造する一般的な手順を指します。この方法は、14 種類のランタニドに汎用的であるという利点があり、加水分解に耐える空気中で安定した中間体を生成します。塩化アンモニウムを試薬として使用すると、塩が無水であるため、空気中で取り扱っても便利です。塩化アンモニウムは、三塩化物ターゲットの安定性と互換性のある温度で熱分解して揮発性生成物になるという点でも魅力的です。[3] [4] [5]
- ステップ1
- アンモニウムランタニド塩化物の製造
ランタニド酸化物の混合物と過剰の塩化アンモニウムとの反応により、五塩化物および六塩化物の無水アンモニウム塩が生成される。典型的な反応条件は、230～250℃で1時間である。[4]一部のランタニド（およびスカンジウムとイットリウム）は五塩化物を形成する。
- M 2 O 3 + 10 NH 4 Cl → 2 (NH 4 ) 2 MCl 5 + 3 H 2 O + 6 NH 3
- Tb 4 O 7 + 22 NH 4 Cl → 4 (NH 4 ) 2 TbCl 5 + 7 H 2 O + 14 NH 3
六塩化物の他のランタニド:
- M 2 O 3 + 12 NH 4 Cl → 2 (NH 4 ) 3 MCl 6 + 3 H 2 O + 6 NH 3
(M = La、Ce、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd)
- Pr 6 O 11 + 40 NH 4 Cl → 6 (NH 4 ) 3 PrCl 6 + 11 H 2 O + 22 NH 3
これらの反応は金属からも始まる可能性がある。例: [4]
- Y + 5 NH 4 Cl → (NH 4 ) 2 YCl 5 + 1.5 H 2 + 3 NH 3
- ステップ2
- アンモニウムランタニド塩化物の熱分解
塩化アンモニウムランタンは真空中で加熱することで三塩化物に変換される。典型的な反応温度は350～400℃である。[4]
- (NH 4 ) 2 MCl 5 → MCl 3 + 2 HCl + 2 NH 3
- (NH 4 ) 3 MCl 6 → MCl 3 + 3 HCl + 3 NH 3
その他の方法
水和したランタニド三塩化物は高温の塩化水素流の下で脱水される。[3]
構造
表に示されているように、無水三塩化物はUCl 3とYCl 3という2つの主なモチーフに従います。UCl 3構造は9配位金属中心を特徴とします。TbCl 3が独自に採用したPuBr3構造は8配位金属を特徴とします。残りの後者の金属は、三塩化アルミニウムと同様に6配位です。[7]
反応
ランタニド三塩化物は、例えばアルミニウムとの還元によって金属の商業的な前駆物質となる。[2]
- LnCl 3 + Al → Ln + AlCl 3
場合によっては、三フッ化物が好まれることもあります。
これらは湿った空気と反応してオキシ塩化物を生成します。
- LnCl 3 + H 2 O → LnOCl + 2 HCl
合成化学者にとって、オキシ塩化物の反応性が低いため、この反応は問題となります。
参考文献
- ^ グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。ISBN 978-0-08-037941-8。
- ^ ab I. McGill (2005). 「希土類元素」。ウルマン工業化学百科事典。ワインハイム: Wiley-VCH。doi : 10.1002 / 14356007.a22_607。ISBN 978-3527306732。
- ^ ab Brauer, G. 編 (1963).無機化学ハンドブック（第2版）. ニューヨーク: Academic Press.
- ^ abcd Meyer, G. (1989). 「塩化アンモニウムによる無水希土類塩化物の製造 - YCl 3の例」.塩化アンモニウムによる無水希土類塩化物の製造 - YCl 3の例. 無機合成. 第 25 巻. pp. 146–150. doi :10.1002/9780470132562.ch35. ISBN 978-0-470-13256-2。
- ^ Edelmann, FT; Poremba, P. (1997) . Herrmann, WA (ed.).有機金属化学および無機化学の合成法。第6巻。シュトゥットガルト：Georg Thieme Verlag。ISBN 978-3-13-103021-4。
- ^ Habenschuss, A.; Spedding, FH (1980). 「ジクロロヘキサアクアガドリニウム(III)塩化物 (GdCl 2 (H 2 O) 6 )C」.結晶構造通信. 9 : 213-218.
{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ コットン、サイモン A. (2011)。「スカンジウム、イットリウム、ランタニド：無機化学と錯体化学」。無機・生物無機化学百科事典。doi : 10.1002 /9781119951438.eibc0195。ISBN 9781119951438。