钇化合物
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
钇的氧化物和氢氧化物分别是氧化钇 (Y2 O3 )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 [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Y3 O4 Cl,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 (Y2 S3 )、硒化钇(Y2 Se3 )和碲化钇(Y2 Te3 )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]
Y2 O3 + 3 H2 E → Y2 E3 + 3 H2 O
2 Y + 3 E → Y2 E3 (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 ·1/2H2 O、YCl3 ·6H2 O、YBr3 ·6H2 O及YI3 ·8H2 O),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(Me3 PO)6 ]X3 或[Y(Me3 AsO)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 [Y2 I9 ]、(Bu4 N)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Y2 X3 (X=Cl, Br)。[14]
其它二元化合物
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Y2 C3 [16] 、YC2 [17] 等。它们可以有多种方法制得:
2 Y + 3 C → Y2 C3
Y2 O3 + 7 C → 2 YC2 + 3 CO↑
钇的硅化物亦有多种,如YSi2 [18] 、Y5 Si4 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106 Ω·cm。[20]
含氧酸盐
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(H2 O)6 ]3+ 的离子半径(0.900)和[Ho(H2 O)6 ]3+ (0.901)相近,不如同族的[Sc(H2 O)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(H2 O)8 ]3+ (十二面体分子构造 )和[Y(H2 O)9 ]3+ (三冠三角柱形分子分子构造 )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 (C2 O4 )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
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参考书目
参见