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釔化合物

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钇化合物
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釔化合物(元素符號:Y)形成的化合物,在這些化合物中,釔一般顯+3價。釔化合物的溶解度性質與鑭系元素銪至鑥的化合物有一定相似之處,如碳酸鹽草酸鹽難溶於水,而可溶於過量的碳酸鹽或草酸鹽溶液,以及硫酸鹽復鹽可溶於水,這些化合物被歸為「釔組」。[1]

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乙酸釔溶液和碳酸鹽反應,生成碳酸釔沉澱(左),這一沉澱可以溶於過量的碳酸鹽溶液中(右)。這一性質是釔組稀土的通性。

氧族元素及鹵素化合物

釔的氧化物和氫氧化物分別是氧化釔(Y2O3)和氫氧化釔(Y(OH)3),它們都是難溶於水的白色固體。[2]其中,氧化釔可由碳酸釔俄語Карбонат иттрия[3]草酸釔[4]的高溫灼燒製備,如果以氯化釔為原料製備這些化合物,可能得到摻雜氯的化合物Y3O4Cl,這一化合物也可通過在空氣中灼燒,使氧取代氯;[5]硝酸釔為原料則無此問題。[6]氫氧化釔可由可溶性釔化合物和氫氧化鈉氨水反應沉澱得到[7],也能由釔的醇鹽水解得到[8],硝酸釔開始沉澱的pH為6.95,乙酸釔開始沉澱的pH為6.83,其它陰離子開始沉澱的pH與之相似。如果溶液中有羥基酸、糖類存在,會由於形成穩定的配位化合物而阻止沉澱的生成。氫氧化釔受熱可以分解,先生成鹼式氧化釔(YO(OH)),繼續加熱得到氧化釔。氧化釔和氫氧化釔都易溶於強酸,形成相應的釔鹽。[2]

釔的硫屬化合物硫化釔(Y2S3)、硒化釔(Y2Se3)和碲化釔(Y2Te3)均是已知的,它們可由單質直接化合得到,或者無水氯化物和硫屬化氫反應得到:[9]

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

釔的鹵化物可由氧化釔、氫氧化釔或碳酸釔和相應的氫鹵酸溶液反應得到。對於氯化釔(YCl3)和溴化釔(YBr3)來說,可以通過冷卻它們的飽和溶液,或者通入相應的鹵化氫使水合鹵化釔沉澱。釔的鹵化物和鑭系金屬鹵化物一樣,不能通過直接加熱的方式得到無水物,否則會生成鹵氧化釔(YOX)。將水合物在鹵化氫氣流中加熱,或者用鹵化銨、氯化亞碸處理也能得到無水物。[10]鹵化釔除了能生成水合物(YF3·1/2H2O、YCl3·6H2O、YBr3·6H2O及YI3·8H2O),還可以和一些配體形成配合物,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]釔和鹵素(氟除外[12])或擬鹵素也能形成配合物,如Cs3[Y2I9]、(Bu4N)3[Y(NCS)6]等。[13]

金屬釔和氯化釔或溴化釔反應,可以得到低氧化態的鹵化物YX和Y2X3(X=Cl, Br)。[14]

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其它二元化合物

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區域熔融法生長的YB66單晶

釔和氮族元素可以形成化學式為YE(E=N, P, As, Sb)的化合物,它們在潮濕空氣中可以水解,放出揮發性的氫化物EH3[15]釔和碳可以形成多種化合物,如Y2C3[16]、YC2[17]等。它們可以有多種方法製得:

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

釔的硅化物亦有多種,如YSi2[18]、Y5Si4和YSi[19]等。釔和硼也能形成很多化合物,如金色的YB4、藍色的YB6、淺藍色的YB12等,它們具有金屬性;YB66則是半導體,室溫下的電阻率為106Ω·cm。[20]

含氧酸鹽

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圖中的化合物為硝酸釔,和大部分釔化合物一樣,都是無色晶體或白色固體。硝酸釔溶於水得到含有釔離子的溶液,為無色。

釔的強酸鹽大多可溶於水,[Y(H2O)6]3+的離子半徑(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]當陰離子無色時,釔的含氧酸鹽一般也是無色的。在釔的含氧酸鹽的晶體中,除了配位數為6的水合離子外,[Y(H2O)8]3+十二面體分子構造英語dodecahedral molecular geometry)和[Y(H2O)9]3+三冠三角柱形分子分子構造英語tricapped trigonal prismatic molecular geometry)也是已知的。[12]

硝酸釔(Y(NO3)3)是易溶於水的無色晶體,溶解度隨溫度的升高而增大;而硫酸釔(Y2(SO4)3)與之相反,溶解度隨溫度的升高而降低。[22]

碳酸釔Y2(CO3)3)和草酸釔Y2(C2O4)3)都難溶於水,可溶於無機酸,且溶解度隨pH的降低而升高。碳酸鹽和草酸鹽都會受熱分解,其最終產物為氧化釔。[23]稀土的羧酸鹽可由氧化物或碳酸鹽和相應的羧酸反應製得,甲酸鹽[24]乙酸鹽[25]、丙酸鹽、丁酸鹽[26]等均已製得並得到研究。芳多羧酸,如苯二甲酸[27]苯三甲酸[28]由於有多個羧基,可以和釔形成二維或三維結構的配位聚合物,其中具有三維結構的多孔配位聚合物又稱金屬有機框架材料(MOF材料),Y(BTC)·aq便是其中一例。[28]

參考文獻

參見

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