Оксид-хлорид лютеция

Сделайте заявку через форму на сайте

Оксид-хлорид лютеция (хлорокись лютеция, LuOCl) — неорганическое соединение, оксосоль лютеция и соляной кислоты. Относится к семейству оксохлоридов редкоземельных металлов, является промежуточным продуктом термического разложения кристаллогидрата хлорида лютеция. Лютеций (Lu, атомный номер 71) — тяжёлый редкоземельный элемент ряда лантаноидов, наиболее плотный и твёрдый в своей группе.

Физические и химические свойства LuOCl

Оксид-хлорид лютеция образует белые кристаллы. Молярная масса — 226,42 г/моль (Lu: 174,97 + O: 16,00 + Cl: 35,45). Агрегатное состояние при нормальных условиях — кристаллическое твёрдое вещество.

LuOCl принадлежит к структурному типу матлокита (PbFCl): тетрагональная симметрия, пространственная группа P4/nmm. В этой структуре ионы Lu³⁺ координированы одновременно оксидными и хлоридными анионами, расположенными чередующимися слоями. Такое строение определяет ключевое свойство оксохлоридов редкоземельных металлов — нерастворимость в воде. При контакте с водой или водяным паром LuOCl гидролизуется с образованием гидроксида лютеция и хлороводорода, не переходя в раствор. В этом его принципиальное отличие от хлорида лютеция LuCl₃, который хорошо растворяется в воде. LuOCl растворяется в минеральных кислотах (соляной, азотной).

Получение оксид-хлорида лютеция

LuOCl получают термическим разложением кристаллогидрата хлорида лютеция в диапазоне температур 390–505 °C:

LuCl₃·6H₂O  →^{(390–505 °C)}  LuOCl + 2HCl↑ + 5H₂O↑

Реакция протекает через неполный гидролиз: при нагреве молекулы воды вытесняют часть хлоридных групп, однако один хлорид-анион сохраняется в составе оксосоли. При превышении температуры ~600 °C реакция продолжается в сторону полного обескислорожения до оксида лютеция Lu₂O₃, поэтому температурный диапазон выдерживается строго. Для предотвращения нежелательного гидролиза ещё на стадии обезвоживания LuCl₃·6H₂O применяют добавку хлорида аммония.

LuOCl является промежуточным соединением в синтетической цепочке: LuCl₃·6H₂O → LuOCl → Lu₂O₃. Как самостоятельный продукт он выделяется и стабилизируется при строгом контроле температуры и атмосферы.

Применение в химии и исследованиях

Оксид-хлорид лютеция применяется преимущественно в неорганическом синтезе как прекурсор для получения других соединений лютеция высокой чистоты. Оксосоли редкоземельных металлов рассматриваются в литературе как катализаторы ряда органических реакций (кислотно-основный и редокс-катализ), хотя конкретная практика применения LuOCl в этом качестве ограничена исследовательским уровнем.

Важно: LuOCl не является сцинтиллятором и не применяется в сцинтилляционных детекторах. Сцинтиллятором с высокими характеристиками для ПЭТ-томографии и физики частиц служит оксоортосиликат лютеция Lu₂SiO₅:Ce (LSO/LYSO) — химически это совершенно иное соединение. Путаница между ними возникает в коммерческих текстах из-за схожего термина «оксо-соединение лютеция».

Смотрите также: оксид-бромид лютеция LuOBr — структурный аналог LuOCl с замещением хлора на бром; фторид лютеция LuF₃ — нерастворимый галогенид лютеция, применяемый в оптике.

Меры предосторожности и хранение

Специальных токсикологических данных для LuOCl не утверждено нормативными документами. Растворимые соли лютеция умеренно токсичны при попадании внутрь; нерастворимые соединения, к которым относится LuOCl, практически нетоксичны. Тем не менее при работе с LuOCl необходимы стандартные средства индивидуальной защиты: перчатки, защитные очки, работа в вытяжном шкафу. При нагреве или контакте с влагой выделяются пары HCl — необходима соответствующая вентиляция.

Транспортировка, хранение и утилизация — в соответствии с нормами для соединений хлора 3 класса опасности по ГОСТ. ПДК хлоридов (по Cl⁻) в воде — 350,0 мг/л. Хранить в герметичной таре в сухих условиях, исключая контакт с влагой.

Форма поставки

Номер CAS: не определён. Форма поставки: мелкодисперсный кристаллический порошок белого цвета. Чистота: не менее 99,99% (суммарное содержание примесей не более 0,01%). Фасовка и объём поставки — по заявке.