stringtranslate.com

Нитраты церия

Нитрат церия относится к семейству нитратов церия в степени окисления +3 или +4. Часто эти соединения содержат воду, гидроксид или ионы гидроксония в дополнение к церию и нитрату. Существуют также двойные нитраты церия.

Нитраты церия(III)

Кристалл нитрата церия(III) с индексом Миллера

Безводный нитрат церия, также называемый нитратом церия (III), представляет собой безводную соль с формулой Ce(NO 3 ) 3 . (номер CAS 10108-73-3).

Гексагидрат нитрата церия с формулой Ce(NO3 ) 3.6H2O ( номер CAS 10294-41-4) является наиболее распространенным нитратом церия(III). Он является компонентом крема для лечения ожогов, который также включает сульфадиазин серебра . Используемые концентрации составляют 0,5 М для нитрата церия. При очень серьезных ожогах он снижает уровень смертности. [1] [2] При 150 °C гексагидрат теряет кристаллизационную воду, образуя тригидрат, который сам разлагается выше 200 °C. [3] Гексагидрат нитрата церия имеет пинакоидальные триклинные кристаллы. [4]

Гидрат нитрата гидроксония церия(III), Ce(NO3 ) 5 ( H3O ) 2.H2O [ 5] Он моноклинный с пространственной группой P2 / c . [ 5] Анион диаквапентатитратоцерата(III) (Ce(NO3 )5(H2O)2) 2− встречается в нескольких солях . Соли обладают экстремально нелинейными оптическими свойствами. [6]

Нитраты церия(IV)

Церия тетранитрат пентагидрат получают путем испарения раствора нитрата церия в концентрированной азотной кислоте. Он образует орторомбические кристаллы с бипирамидальной формой. Обычная кристаллическая грань с индексом Миллера {111}, но она может иметь меньшие грани с индексом Миллера {010} и {110}. Плотность составляет 2,403 г/см3 . Его оптические свойства таковы, что он является двуосным с 2V 34° и сильно дисперсионным. На своих осях B и C он выглядит желтым, но оранжево-красным на оси A. [7]

Нитрат церия хорошо растворяется в неполярных растворителях, таких как этиловый эфир . Эфир извлекает нитрат церия из 5 N азотной кислоты. [8] В азотной кислоте присутствуют нитратоцериевая кислота [9] (H 2 [Ce(NO 3 ) 6 ] и H[Ce(NO 3 ) 5 .H 2 O]). Растворимость этого нитрата в неполярных растворителях позволяет отделить церий от других редкоземельных элементов. [8]

Основной нитрат церия(IV) имеет формулу Ce(NO3 ) 3.OH.3H2O . Он также образуется при испарении растворов церия(IV) в азотной кислоте. [10] Когда он встречается с аммиаком в водном растворе, он реагирует с образованием нитрата аммония церия и гидроксида церия. [10]

Основной нитрат дицерия имеет формулу Ce 2 O(NO 3 ) 6 (H 2 O) 6 ·2H 2 O. Он снова кристаллизуется из растворов церия(IV) в азотной кислоте. Он кристаллизуется в виде моноклинных кристаллов с пространственной группой P2 1 lc с размерами элементарной ячейки a = 8,723 Å b = 8,940 Å c = 13,981 Å, β = 94,91°. Каждая элементарная ячейка содержит две формульные единицы Ce 2 O(NO 3 ) 6 (H 2 O) 3 и Ce 2 O(NO 3 ) 6 , образующиеся при медленном нагревании этого основного нитрата до 180 °C в вакууме. [11]

Нитраты аммония и щелочных металлов церия

Анион диаквапентатитратоцерата(III) (Ce(NO 3 ) 5 (H 2 O) 2 ) 2− встречается в нескольких солях. Соли обладают экстремально нелинейными оптическими свойствами. [6]

Кристаллы K 2 Ce(NO 3 ) 5 [12] можно вырастить, выпаривая раствор нитрата калия, нитрата церия и азотной кислоты. Каждый атом церия окружен атомами кислорода пяти бидентатных нитратных групп и двумя атомами кислорода воды. [6] Из него можно вырастить кристаллы оптического качества объемом около 100 см 3 за 12 недель. [6] Кристаллы бесцветны. [6] Пространственная группа кристалла - Fdd2, а его форма - орторомбическая . [6] Нитрат калия-церия, вероятно, был открыт Л. Т. Ланге в 1861 году. [13] Однако он был правильно описан только в 1894 году Фоком. [14] [15] Даже тогда количество воды в веществе было неверным, и потребовалось время до 1911 года, когда Янч и Вигдоров правильно заявили, что было две молекулы воды. [16] Нелинейные оптические эффекты были обнаружены в 1993 году. Для оптических приложений он известен как KCN . [17]

Дигидрат диакапентатитратоцерата диаммония. [16] [18] Опубликован его спектр Рамана. [19] Он хорошо растворяется в воде: в 100 мл растворяется 235 граммов при 9 °C и 817 граммов при 65 °C. [20]

Двухвалентные двойные нитраты

Нитрат церия и магния является первым обнаруженным членом двухвалентного ряда CeM(II)(NO3 ) 5 . Он имеет чрезвычайно низкое сопротивление Капицы к жидкому 3He . На момент открытия его значение составляло всего 1% от предыдущего рекордсмена. Низкое тепловое сопротивление важно при температурах ниже 1 К , поскольку не существует большой разницы температур, чтобы вызвать большую скорость теплового потока, и охлаждение может занять чрезмерное время, если есть препятствия для теплопередачи. [26] [27]

Другие двойные нитраты церия

Моногидрат нитрата натрия церия, Na 2 Ce(NO 3 ) 5 .H 2 O имеет плотность 2,641 г/см 3 . Его можно получить путем кипячения стехиометрической смеси нитрата церия и нитрата натрия в азотной кислоте, а затем испарения при 40 °C. Кристаллы представляют собой прозрачные стержневидные моноклинные кристаллы с пространственной группой P 2/c. Размеры кристаллической ячейки составляют a = 21,387, b = 7,9328, c = 15,184, β = 90,657, V = 2576, формулы на ячейку Z = 8. Компоненты расположены в кристалле следующим образом: вокруг каждого атома церия находится шесть нитратов, однако, чтобы получить среднее значение пяти на атом церия, две нитратные группы на каждом, связывают атомы в цепочку вдоль оси a . [28]

Существуют безводные двойные нитраты, такие как Ce 2 Rb 3 (NO 3 ) 9 и Ce 2 K 3 (NO 3 ) 9 . [29] Калиевая соль Ce 2 K 3 (NO 3 ) 9 может быть получена с использованием водного раствора нитрата калия и нитрата церия в молярном соотношении 3:2, выпаренного при 40 °C. Кристаллы бесцветные кубические из пространственной группы P 4 1 32. Их формульный вес составляет 955,6. Три формулы существуют в каждой элементарной ячейке, которая при 20 °C имеет объем 2514,1 Å 3 и сторону ячейки a = 13,597 Å. Плотность составляет 2,525 г/см 3 . В этом соединении каждый атом церия окружен двенадцатью атомами кислорода из шести нитратных групп. Три нитрата образуют мостик в каждом из трех измерений. Эти мосты образуют три спирали, каждая из которых расположена под углом 90° друг к другу вдоль осей кристалла. [22]

Родственный ряд с отношением одновалентного иона к церию 1,5 включает 2Ce(NO 3 ) 3 .3(NH 4 )NO 3 .12H 2 O [20]

Смешанный цезий, натрий-церий тройной нитрат Cs 2 NaCe(NO 3 ) 6 кристаллизуется в кубической системе. Размер элементарной ячейки составляет 1,1196 нм с объемом 1,4034 нм 3 и четырьмя молекулами на ячейку. [30]

Двойные нитраты церия

Диаммоний церий(IV) нитрат

Щелочные металлы образуют оранжево-красные моноклинные кристаллы в виде двойной соли с нитратом церия: M
2[Се(НЕТ
3)
6] с M=K, Rb, Cs или [NH 4 ]. [10]

В моноклинной форме К
2[Се(НЕТ
3)
6] атомы церия находятся в объемно-центрированном расположении, с калием, окруженным десятью атомами кислорода. Плотность составляет 2,798 г/см 3 с ячейкой, содержащей две молекулы с объемом 700,9Å 3 и размерами a = 12,707Å b = 6,6858Å c = 8,253Å и β = 91,55°. [22]

Церико-калиевый нитрат также имеет гидрат с 1,5 моль воды. [10]

Двухвалентные металлы

Другие соединения

Предлагаемое приложение

Нитрат церия и магния (также известный как нитрат церия и магния) является высокопарамагнитной солью и возможным хладагентом для использования в магнитном охлаждении . [34]

Ссылки

  1. ^ Гарнер, Дж. П.; П. С. Дж. Хеппелл (2005). «Нитрат церия в лечении ожогов». Burns . 31 (5): 539–547. doi :10.1016/j.burns.2005.01.014. ISSN  0305-4179. PMID  15955636.
  2. ^ Вассерманн, Д.; М. Шлоттерер, Ф. Лебретон, Дж. Леви, М. К. Гуэльфи (1989). «Использование сульфадиазина серебра местного применения плюс нитрат церия при обширных ожогах». Ожоги . 15 (4): 257–260. doi :10.1016/0305-4179(89)90045-4. ISSN  0305-4179. PMID  2765148.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  3. ^ Латимер, Венделл М.; Хильдебранд, Джоэл Х. (1951). Справочник по неорганической химии (3-е изд.). Нью-Йорк: Macmillan. С. 581.
  4. ^ Грот, Пол (1908). Химическая кристаллография. Том. 2. Лейпциг В. Энгельманн. п. 131.
  5. ^ ab Guillou, N.; Auffredic, JP; Louër, M.; Louër, D. (1993). "Кристаллическая структура гидрата нитрата гидроксония церия (III), Ce(NO 3 )5(H 3 O) 2 · H 2 O". Журнал химии твердого тела . 106 (2): 295–300. Bibcode :1993JSSCh.106..295G. doi :10.1006/jssc.1993.1289. ISSN  0022-4596.
  6. ^ abcdefg Held, P.; H. Hellwig, S. RuÈhle и L. Bohaty; Rühle, S.; Bohatý, L. (24 января 2000 г.). "Полярные нитраты редкоземельных металлов калия K 2 [RE(NO 3 ) 5 (H 2 O) 2 ] (RE = La, Ce, Pr и Nd). I. Рост кристаллов и кристаллические структуры". Журнал прикладной кристаллографии . 33 (2): 372–379. Bibcode :2000JApCr..33..372H. doi :10.1107/s0021889800000868. ISSN  0021-8898.
  7. ^ Старицки, Юджин; Дональд И. Уокер (29 августа 1952 г.). «Оптические свойства некоторых соединений урана, плутония и родственных элементов» (PDF) . стр. 20–21 . Получено 9 февраля 2014 г. .
  8. ^ ab Wylie, AW (1951). "338. Экстракция нитрата церия растворителями". Журнал химического общества (возобновлено) : 1474–1480. doi :10.1039/JR9510001474. ISSN  0368-1769.
  9. ^ ab Smith, G. Frederick; CA Getz (1940). «Цератная оксидиметрия». Промышленная и инженерная химия, аналитическое издание . 12 (6): 339–340. doi :10.1021/ac50146a012. ISSN  0096-4484.
  10. ^ abcdefghijkl Мейер, Ричард Джос; Ричард Джейкоби (1901). «Die Doppelnitrate des vierwertigen Ceriums und des Thoriums». Zeitschrift für Anorganische Chemie . 27 (1): 359–389. дои : 10.1002/zaac.19010270131. hdl : 2027/uc1.b2651462. ISSN  0863-1778.
  11. ^ Guillou, N.; Auffrédic, JP; Louër, D. (1994). «Синтез, кристаллическая структура и термическое поведение нитрата оксида церия (IV) Ce 2 O(NO 3 ) 6 (H 2 O)6 · 2H 2 O». Журнал химии твердого тела . 112 (1): 45–52. Bibcode : 1994JSSCh.112...45G. doi : 10.1006/jssc.1994.1262. ISSN  0022-4596.
  12. ^ Сюэ, Дунфэн; Сыюань Чжан (1998). «Расчет нелинейностей K 2 Ce(NO 3 ) 5 • 2H 2 O и K 2 La(NO 3 ) 5 • 2H 2 O». Молекулярная физика . 93 (3): 411–415. Bibcode :1998MolPh..93..411X. doi :10.1080/002689798169096. ISSN  0026-8976.
  13. ^ Че. Ланге, Л. (1861). «Ueber einige neue Cerverbindungen». Журнал практической химии . 82 (1): 129–147. дои : 10.1002/prac.18610820119. ISSN  0021-8383.
  14. ^ Фок, А. (1894). «Кристаллография - химические исследования». Zeitschrift für Kristallographie . 22 (1–6): 29–42. дои :10.1524/zkri.1894.22.1.29. S2CID  101725643.
  15. ^ Грот, Пол (1908). Химическая кристаллография. Том. 2. Лейпциг В. Энгельманн.
  16. ^ abcd Янч, Г.; С. Вигдоров (1910). «Zur Kenntnis der Doppelnitrate der seltenen Erden. 1. Mitteilung. Über die Doppelnitrate der seltenen Erden mit den Alkalielementen». Zeitschrift für Anorganische Chemie . 69 (1): 221–231. дои : 10.1002/zaac.19110690117. ISSN  0863-1778.
  17. ^ Эбберс, Калифорния; Л.Д. ДеЛоач, М. Уэбб, Д. Эймерл, С.П. Вельско, Д.А. Кеслер; Уэбб, Марк; Эймерл, Дэвид; Вельско, Стефан П.; Кеслер, Дуглас А. (1993). «Нелинейно-оптические свойства K 2 La(NO 3 ) 5 .2H 2 O и K 2 Ce(NO 3 ) 5 .2H 2 O». Журнал IEEE по квантовой электронике . 29 (2): 497–507. Бибкод : 1993IJQE...29..497E. дои : 10.1109/3.199304. ISSN  0018-9197.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  18. ^ Аб Наджафпур, Махди; Пшемыслав Старинович (2006). «Дигидрат диаммония диаквапентанитратоцерата (III)». Acta Crystallographica Раздел E. 62 (7): i145–i146. Бибкод : 2006AcCrE..62I.145N. дои : 10.1107/S1600536806006593. ISSN  1600-5368.
  19. ^ Найквист, Ричард А.; Кагель, Рональд О. (1972-03-30). Справочник по инфракрасным и рамановским спектрам неорганических соединений и органических солей: Инфракрасные спектры неорганических соединений. Academic Press. стр. 146–147. ISBN 9780080878522. Получено 8 февраля 2014 г.
  20. ^ abc "Нитрат церия, Ce(NO3)3". 2012 . Получено 8 февраля 2014 .
  21. ^ Сан, Цяочжэнь; Фэн Чжэн; Сяодань Сан; Вэй Ван (2008). "Бис{4-[(4H-1,2,4-триазол-4-ил)иминометил]пиридиний} диаквапентанитратоцерат(III)". Acta Crystallographica Section E . 65 (1): m124. doi :10.1107/S1600536808043109. ISSN  1600-5368. PMC 2968024 . PMID  21581488. 
  22. ^ abcd Guillou, N.; Auffrédic, JP; Louër, D. (1995). "Cerous Potassium Nitrate, K3Ce2 ( NO3 ) 9 " . Acta Crystallographica Section C. 51 ( 6): 1032–1034. Bibcode :1995AcCrC..51.1032G. doi : 10.1107/S0108270194014939. ISSN  0108-2701.
  23. ^ "Кристаллическая структура дигидрата диакапентанитратоцерата(III) диаммония". crystallography-online.com .
  24. ^ Audebrand, N (1996). "Температурно-зависимая рентгеновская дифракция и кристаллическая структура CeRb2 ( NO3 ) 5 · 4H2O " . Solid State Ionics . 84 (3–4): 323–333. doi :10.1016/0167-2738(96)00082-3. ISSN  0167-2738.
  25. ^ 陈达贵; 程文旦; 张浩; 张永春 (16 сентября 2004 г.). «Синтез, кристаллическая структура и спектральные свойства [Ce(NO 3 ) 5 (H 2 O) 2 ] · 2 (Hphen) · (H 2 O)». Китайский журнал структурной химии 结构化学. 23 (8). doi : 10.3969/j.issn.0254-5861.2004.08.006.
  26. ^ Bertinat, MP; DF Brewer; JP Harrison (1970). «Площадь поверхности порошкообразного нитрата церия и магния». Журнал физики низких температур . 2 (1): 157–160. Bibcode : 1970JLTP....2..157B. doi : 10.1007/BF00628109. ISSN  0022-2291. S2CID  98479942.
  27. ^ Абель, В.; А. Андерсон; В. Блэк; Дж. Уитли (1966). «Тепловое равновесие между жидким Не^{3} и порошкообразным нитратом церия и магния при очень низких температурах». Physical Review Letters . 16 (7): 273–275. Bibcode : 1966PhRvL..16..273A. doi : 10.1103/PhysRevLett.16.273. ISSN  0031-9007.
  28. ^ Audebrand, Nathalie; Louër, Daniel (2000). "Церионистый нитрат натрия моногидрат, Na2Ce ( NO3 ) 5 · H2O " . Acta Crystallographica Section C. 56 ( 8): 913–915. doi :10.1107/S0108270100006211. ISSN  0108-2701. PMID  10944270.
  29. ^ Guillou, N.; Auffrédic, JP; Louër, D. (1996). «Термическое поведение и кристаллическая структура нитратов церия и рубидия церия». Журнал химии твердого тела . 122 (1): 59–67. Bibcode : 1996JSSCh.122...59G. doi : 10.1006/jssc.1996.0082. ISSN  0022-4596.
  30. ^ Розер, М.; Л. Корруччини (1990). «Магнитная восприимчивость редкоземельных ионов в необычном тетраэдрическом положении». Physical Review B. 41 ( 4): 2359–2368. Bibcode : 1990PhRvB..41.2359R. doi : 10.1103/PhysRevB.41.2359. ISSN  0163-1829. PMID  9993972.
  31. ^ Томас А. Бейнеке; Дж. Дельгаудио (1968). «Кристаллическая структура нитрата церия и аммония». Inorg. Chem . 7 (4): 715–721. doi :10.1021/ic50062a020. OSTI  4799348.
  32. ^ Guillou, N.; Louër, M.; Auffrédic, JP; Louër, D. (1995). "Две полиморфные формы нитрата калия и церия, K2Ce ( NO3 ) 6 " . Acta Crystallographica Section C. 51 ( 6): 1029–1032. Bibcode : 1995AcCrC..51.1029G. doi : 10.1107/S0108270194014927. ISSN  0108-2701.
  33. ^ Кальвез, Гийом; Кэрол Дайгебонн; Оливье Гийу; Флоранс Ле Дре (2009). «Новая серия безводных октаэдрических гексаядерных комплексов на основе лантаноидов». Европейский журнал неорганической химии . 2009 (21): 3172–3178. doi :10.1002/ejic.200900283. ISSN  1434-1948.
  34. ^ Власов, А; Гийеметт, Ж; Жерве, Г; Шкопек, Т (2017). «Магнитное охлаждение с парамагнитными полупроводниками при криогенных температурах». arXiv : 1706.00458 [cond-mat.mes-hall]. Для сравнения, обычно используемой парамагнитной солью для магнитного криоохлаждения является гидрат нитрата магния и церия ...