Дикарбид лютеция

Дикарбид лютеция (ацетиленид лютеция) — бинарное неорганическое соединение редкоземельного металла лютеция и углерода с формулой LuC₂. Относится к группе дикарбидов лантаноидов, которые в химии принято классифицировать как ацетиленидные карбиды: в их структуре присутствует пара атомов углерода C₂²⁻ с кратной связью C–C, аналогичная иону ацетиленида.

Состав и кристаллическая структура

Молекулярная формула — LuC₂, молярная масса составляет около 199 г/моль (Lu: 174,97 + 2C: 24,02).

При комнатной температуре LuC₂ кристаллизуется в тетрагональной сингонии по типу структуры карбида кальция CaC₂ (пространственная группа I4/mmm, объёмноцентрированная тетрагональная ячейка). Это общая структура для всего ряда нормальных дикарбидов лантаноидов. При повышении температуры происходит полиморфный переход в кубическую модификацию; для тяжёлых лантаноидных дикарбидов (к которым относится LuC₂) этот переход происходит при более высоких температурах, чем у лёгких аналогов.

В отличие от диэлектрика CaC₂, дикарбиды лантаноидов, включая LuC₂, являются металлическими проводниками. Это объясняется тем, что трёхвалентный ион Lu³⁺ отдаёт электрон в зону проводимости, а не полностью передаёт его на антисвязывающие орбитали аниона C₂²⁻.

Химические свойства

Реакция с водой

LuC₂ реагирует с водой и водными растворами. При гидролизе в нейтральных или кислых условиях основным газообразным продуктом является ацетилен C₂H₂, а также выделяется водород H₂; раствор приобретает щелочной характер. Из всех дикарбидов лантаноидов LuC₂ гидролизуется наиболее медленно — это связано с наибольшей твёрдостью и наименьшим расстоянием Lu–C₂ в ряду лантаноидного сжатия.

Выделяющийся ацетилен пожаровзрывоопасен, что необходимо учитывать при хранении и работе с веществом.

Взаимодействие с кислотами, щелочами и солями

Вещество взаимодействует с концентрированными минеральными кислотами и щелочами. При контакте с кислотами выделяются ацетилен и соответствующие соли лютеция(III). Со щелочами протекает гидролиз с теми же конечными продуктами, что и при реакции с водой.

Получение

LuC₂ получают прямым синтезом из элементов — реакцией металлического лютеция с углеродом при очень высоких температурах в инертной атмосфере или вакууме. Реакция требует нагрева выше температуры плавления лютеция (1663 °C); для полноты взаимодействия применяют дуговую или индукционную плавку. Также возможен синтез восстановительной карботермической реакцией из оксида лютеция Lu₂O₃ с углеродом при температурах выше 1500 °C в вакууме.

Меры безопасности и условия хранения

Дикарбид лютеция относят к умеренно опасным химическим веществам (2-й класс опасности по российской классификации). Главная опасность — реакция с влагой воздуха или воды с выделением ацетилена, способного образовывать взрывоопасные смеси с воздухом. Кроме того, порошок вещества пирофорен при диспергировании.

Условия хранения: герметичная тара (стеклянная или металлическая) в инертной атмосфере (аргон) или запаянной под вакуумом; исключить контакт с влагой и открытым огнём. При работе с веществом обязательны средства индивидуальной защиты: перчатки, защитные очки, вытяжная вентиляция. Транспортировка — по правилам перевозки химически опасных грузов.

Применение и формы поставки

LuC₂ — узкоспециализированный реагент, востребованный преимущественно в научно-исследовательских лабораториях и опытном производстве. Используется как прекурсор для синтеза других соединений лютеция, а также в исследованиях фазовых диаграмм систем редкоземельный металл–углерод, сверхпроводящих и магнитных материалов на основе лютеция.

Поставляется в виде кристаллического порошка или монолитных образцов в герметичной упаковке под инертным газом. Количество и форма поставки согласовываются индивидуально.

Смотрите также другие соединения лютеция в нашем каталоге: фосфид лютеция и фторид лютеция.