stringtranslate.com

Хлорид иттербия(III)

Хлорид иттербия(III) ( YbCl3 ) — неорганическое химическое соединение. Он реагирует с NiCl2, образуя очень эффективный катализатор для восстановительного дегалогенирования арилгалогенидов . [2] Он ядовит при инъекционном введении и умеренно токсичен при приеме внутрь. Это экспериментальный тератоген , известный тем, что вызывает раздражение кожи и глаз.

История

Синтез YbCl 3 был впервые описан Яном Хоогшагеном в 1946 году. [3] В настоящее время он является коммерчески доступным источником ионов Yb 3+ и поэтому представляет значительный химический интерес.

Химические свойства

Конфигурация валентных электронов Yb +3 (из YbCl 3 ) - 4 f 13 5 s 2 5 p 6 , что имеет решающее значение для химического поведения Yb +3 . Кроме того, размер Yb +3 определяет его каталитическое поведение и биологические применения. Например, в то время как и Ce +3 и Yb +3 имеют один неспаренный f -электрон, Ce +3 намного больше, чем Yb +3, потому что лантаноиды становятся намного меньше с увеличением эффективного заряда ядра вследствие того, что f -электроны не так хорошо экранированы, как d -электроны. [4] Это поведение известно как сжатие лантаноидов. Небольшой размер Yb +3 обеспечивает быстрое каталитическое поведение и атомный радиус (0,99 Å), сопоставимый со многими биологически важными ионами. [4]

Термодинамические свойства этого химического вещества в газовой фазе трудно определить, поскольку химическое вещество может диспропорционировать с образованием [YbCl 6 ] −3 или димеризоваться. [5] Вид Yb 2 Cl 6 был обнаружен с помощью масс-спектрометрии с электронным ударом (EI) как (Yb 2 Cl 5 + ). [5] Дополнительные сложности при получении экспериментальных данных возникают из-за множества низколежащих f - d и f - f электронных переходов. [6] Несмотря на эти проблемы, термодинамические свойства YbCl 3 были получены, и группа симметрии C 3V была назначена на основе четырех активных инфракрасных колебаний. [6]

Подготовка

Безводный хлорид иттербия (III) может быть получен с использованием хлорида аммония . [7] [8] [9] На первом этапе оксид иттербия нагревают с хлоридом аммония для получения аммониевой соли пентахлорида:

Yb2O3 + 10NH4Cl → 2 ( NH4 ) 2YbCl5 + 6H2O + 6NH3 ​​​​​​​    

На втором этапе соль хлорида аммония преобразуется в трихлориды путем нагревания в вакууме при температуре 350-400 °C:

( NH4 ) 2YbCl5 → YbCl3 + 2HCl + 2NH3​​  

Реакции

YbCl 3 является парамагнитной кислотой Льюиса , как и многие хлориды лантаноидов . Она дает псевдоконтактные смещенные спектры ЯМР, родственные реагентам сдвига ЯМР

Применение в биологии

Биология мембраны была сильно затронута YbCl 3 , где движение ионов 39 K + и 23 Na + имеет решающее значение для установления электрохимических градиентов. [10] Нервная сигнализация является фундаментальным аспектом жизни, который может быть исследован с помощью YbCl 3 с использованием методов ЯМР. YbCl 3 также может быть использован в качестве зонда ионов кальция, аналогично зонду ионов натрия. [11]

YbCl 3 также используется для отслеживания пищеварения у животных. Некоторые добавки к корму для свиней, такие как пробиотики, могут добавляться как в твердый корм, так и в питьевые жидкости. YbCl 3 перемещается с твердой пищей и, следовательно, помогает определить, какая фаза пищи идеально подходит для включения пищевой добавки. [12] Концентрация YbCl 3 количественно определяется с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой с точностью до 0,0009 мкг/мл. [4] Концентрация YbCl 3 в зависимости от времени дает скорость потока твердых частиц в пищеварении животного. Животное не страдает от YbCl 3 , поскольку YbCl 3 просто выводится с фекалиями, и у мышей не наблюдалось никаких изменений в весе тела, весе органов или уровнях гематокрита. [11]

Каталитическая природа YbCl 3 также находит применение в ДНК-микрочипах, или так называемых ДНК-«чипах». [13] YbCl 3 привел к 50–80-кратному увеличению включения флуоресцеина в целевую ДНК, что может произвести революцию в обнаружении инфекционных заболеваний (например, в быстром тесте на туберкулез ). [13]

Ссылки

  1. ^ аб Уолтер Бененсон; Джон В. Харрис; Хорст Штекер (2002). Справочник по физике. Спрингер. п. 781. ИСБН 0-387-95269-1.
  2. ^ Чжан, Юанькуй; Ляо, Шицзянь; Сюй, Юнь; Ю, Даоронг; Шэнь, Ци (1997). «Восстановительное дегалогенирование арилгалогенидов нанометрическим гидридом натрия с использованием хлорида лантанида в качестве катализатора». Synth. Commun. 27 (24): 4327–4334. doi :10.1080/00397919708005057.
  3. ^ Hoogschagen, J. (1946). «Поглощение света в ближней инфракрасной области растворов празеодима, самария и иттербия». Physica . 11 (6): 513–517. Bibcode :1946Phy....11..513H. doi :10.1016/S0031-8914(46)80020-X.
  4. ^ abc Evans, CH (1990). Биохимия лантаноидов . Нью-Йорк: Пленум. ISBN 978-1-4684-8750-3.
  5. ^ аб Червонный, А.Д.; Червонная, Н.А. (2004). «Термодинамические свойства хлоридов иттербия». Расс. Дж. Неорг. хим. (англ. пер.) . 49 (12): 1889–1897.
  6. ^ ab Засорин, Э.З. (1988). «Структура молекул тригалогенидов редкоземельных элементов по данным электронной дифракции и спектральных исследований». Russ. J. Phys. Chem. (англ. Transl.) . 62 (4): 441–447.(Русскоязычная версия: Ж. Физ. Хим. 62 ( 4 ), стр. 883-895)
  7. ^ Брауэр, Г., ред. (1963). Справочник по препаративной неорганической химии (2-е изд.). Нью-Йорк: Academic Press.
  8. ^ Мейер, Г. (1989). "Путь хлорида аммония к безводным хлоридам редкоземельных элементов — пример Ycl 3 ". Путь хлорида аммония к безводным хлоридам редкоземельных элементов — пример YCl 3 . Неорганические синтезы. Т. 25. С. 146–150. doi :10.1002/9780470132562.ch35. ISBN 978-0-470-13256-2.
  9. ^ Edelmann, FT; Poremba, P. (1997). Herrmann, WA (ред.). Синтетические методы металлоорганической и неорганической химии . Т. VI. Штутгарт: Georg Thieme Verlag. ISBN 978-3-13-103021-4.
  10. ^ Hayer, MK; Riddell, FG (1984). «Сдвиговые реагенты для 39 K NMR». Inorganica Chimica Acta . 92 (4): L37–L39. doi :10.1016/S0020-1693(00)80044-4.
  11. ^ ab Shinohara, A.; Chiba, M.; Inaba, Y. (2006). «Сравнительное исследование поведения тербия, самария и иттербия, вводимых внутривенно мышам». Журнал сплавов и соединений . 408–412: 405–408. doi :10.1016/j.jallcom.2004.12.152.
  12. ^ Охаши, Y.; Умесаки, Y.; Ушида, K. (2004). «Транспорт пробиотических бактерий, штамма Lactobacillus casei Shirota, в желудочно-кишечный тракт свиньи». Международный журнал пищевой микробиологии . 96 (1): 61–66. doi :10.1016/j.ijfoodmicro.2004.04.001. PMID  15358506.
  13. ^ ab Browne, KA (2002). «Алкилирование и фрагментация нуклеиновых кислот, катализируемое ионами металлов». Журнал Американского химического общества . 124 (27): 7950–7962. doi :10.1021/ja017746x. PMID  12095339.