Лютеций хлористый (хлорид лютеция) 6-водный

Хлорид лютеция 6-водный (лютеций хлористый 6-водный, лютеций хлористый гексагидрат) — гидратированная соль лютеция(III) и хлороводородной кислоты с формулой LuCl₃·6H₂O. Поставляется в виде белых кристаллов или кристаллического порошка с выраженной гигроскопичностью.

Идентификация и основные данные

Параметр	Значение
Химическая формула	LuCl₃·6H₂O
Номер CAS	15230-79-2
Молярная масса	389,42 г/моль
Номер EC (EINECS)	233-240-1
MDL Number	MFCD00149775
Синонимы	Трихлорид лютеция гексагидрат; Lutetium(III) chloride hexahydrate; Lutetium trichloride hexahydrate

Для сравнения: молярная масса безводного LuCl₃ (CAS 10099-66-8) составляет 281,33 г/моль — это принципиально разные соединения с разными характеристиками и областями применения.

Физические свойства

Гексагидрат хлорида лютеция представляет собой белые кристаллы или белый кристаллический порошок. Вещество обладает сильной гигроскопичностью: при хранении без герметизации на воздухе быстро поглощает влагу и расплывается.

Растворимость в воде высокая — около 130 г/100 мл при 20 °C; легко растворим также в спиртах. Водные растворы бесцветны. В отличие от оксида, гидроксида, фторида и фосфата лютеция, хлорид относится к хорошо растворимым солям этого металла.

Термическое поведение

Гексагидрат LuCl₃·6H₂O не имеет чёткой температуры плавления — при нагреве он дегидратируется. Потеря кристаллизационной воды начинается приблизительно при 95 °C; при дальнейшем нагреве соединение постепенно переходит в безводный LuCl₃. Прямой перевод гексагидрата в безводную форму простым прокаливанием затруднён: при быстром нагреве наряду с удалением воды происходит частичный гидролиз с образованием оксихлорида LuOCl. Для получения анhydrous LuCl₃ из гексагидрата применяют термическую обработку в токе хлороводорода или в специальных атмосферах.

Безводный хлорид лютеция плавится при 925 °C и возгоняется выше 750 °C.

Химические свойства

Лютеций в хлориде находится в степени окисления +3 — единственной стабильной для этого элемента. Водный раствор слабокислый вследствие гидролиза иона Lu³⁺. Соединение реагирует с основаниями с образованием гидроксида лютеция Lu(OH)₃, со щелочными карбонатами — с осаждением карбоната. При взаимодействии с концентрированными минеральными кислотами реакция идёт по типу обмена, а не разложения. Как соль слабого основания и сильной кислоты, хлорид лютеция в растворе ведёт себя как кислота Льюиса средней силы — именно это свойство определяет его использование в катализе.

Получение

Промышленный и лабораторный способ получения LuCl₃·6H₂O — растворение оксида лютеция Lu₂O₃ в концентрированной соляной кислоте с последующим упариванием раствора и кристаллизацией. Реакция:

Lu₂O₃ + 6 HCl + 9 H₂O → 2 LuCl₃·6H₂O − 3 H₂O (упрощённо)

Исходным сырьём служат концентраты редкоземельных металлов, из которых лютеций выделяют экстракционными или ионообменными методами; после выделения фракции лютеция производят перевод в хлоридную форму.

Применение хлорида лютеция 6-водного

Катализ в органическом синтезе

Хлорид лютеция — кислота Льюиса, активная в ряде реакций органического синтеза: реакции Фриделя–Крафтса, Дильса–Альдера, альдольной конденсации, аллилирования, циклизации и других преобразований в водных и смешанных растворителях. Соли лантанидов, включая лютеций, устойчивы к гидролизу в воде в сравнении с типичными кислотами Льюиса (AlCl₃, BF₃), что расширяет условия применения. Для каталитических задач используют как гексагидрат, так и получаемые из него in situ трифлат и другие производные лютеция.

ЯМР-спектроскопия и координационная химия

LuCl₃·6H₂O применяется для синтеза диамагнитных координационных комплексов лютеция, которые используются в качестве эталонных и модельных соединений при ЯМР-исследованиях. Лютеций (³Lu) — единственный диамагнитный тяжёлый лантанид с заполненной 4f-оболочкой, что делает его комплексы удобными объектами для ЯМР ¹H, ¹³C и ¹⁷⁵Lu.

Прекурсор соединений лютеция

Гексагидрат хлорида лютеция служит исходным веществом для синтеза других соединений: фторида лютеция, сульфата лютеция, оксида Lu₂O₃, ортосиликата лютеция и других. Растворимость и доступность гексагидрата делают его удобной лабораторной формой для большинства реакций мокрой химии.

Ядерная медицина и радиофармацевтика

Хлорид лютеция-175 служит мишенью для нейтронного облучения с целью наработки радиоизотопа лютеций-177 (¹⁷⁷Lu, T½ = 6,65 суток), применяемого в таргетной радионуклидной терапии опухолей. Это одна из наиболее динамично развивающихся областей применения соединений лютеция в мире.

Сцинтилляторы и люминофоры

Соединения лютеция, получаемые из хлоридного прекурсора, применяются при выращивании сцинтилляционных кристаллов (ортосиликат лютеция — LSO, Lu₂SiO₅:Ce) для детекторов гамма-излучения в позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Тантала́т лютеция (LuTaO₄) — самый плотный известный белый материал, используемый в рентгеновских люминофорах.

Токсичность и меры безопасности

По международной классификации GHS хлорид лютеция (анhydrous и гидрат) относится к раздражающим веществам: присвоены сигнальное слово «Осторожно» и коды опасности H315 (раздражение кожи), H319 (раздражение глаз), H335 (раздражение дыхательных путей). При работе с веществом необходимы защитные очки, перчатки и, при работе с порошком или в условиях возможного пылеобразования, — средства защиты органов дыхания. По российской системе классификации вещество относят к 4-му классу опасности (малоопасное). При нагревании в разложении выделяются хлороводород и водяной пар — работу проводят в вытяжном шкафу.

Хранение

Ввиду сильной гигроскопичности гексагидрат хлорида лютеция хранят в герметично закрытой таре в сухом месте. Оптимальный вариант — вакуумная упаковка или запечатанные контейнеры с осушителем. Длительное хранение в открытой таре приводит к поглощению влаги и изменению массы навески.

Формы поставки

Поставляется в виде кристаллического порошка с чистотой от 99% до 99,99% (REO — чистота по сумме редкоземельных оксидов). Типовые варианты фасовки: лабораторные упаковки от 1 г до 1 кг, промышленные — от 1 кг и выше. Для уточнения наличия, чистоты и условий поставки — свяжитесь с нами.