Тулий хлористый 6-водный

Тулий хлористый 6-водный (хлорид тулия гексагидрат, тулий(III) хлорид) — неорганическая соль редкоземельного металла тулия. Представляет собой гигроскопичное кристаллическое вещество бледно-зелёного или светло-жёлтого цвета, хорошо растворимое в воде. Является одной из наиболее удобных форм для введения иона Tm³⁺ в синтез функциональных материалов: водорастворим, химически стабилен при хранении в герметичной таре, доступен с высокой степенью чистоты.

Физико-химические свойства тулия хлористого 6-водного

Параметр	Значение
Химическая формула	TmCl3·6H2O
Молекулярная масса	383,38 г/моль
CAS	13778-39-7
Внешний вид	Бледно-зелёный или светло-жёлтый кристаллический порошок
Растворимость в воде	Хорошая
Гигроскопичность	Высокая
Чистота (содержание основного вещества)	≥ 99,99%
Форма выпуска	Порошок

Важное уточнение по плотности и температуре плавления. В ряде источников для тулия хлористого 6-водного ошибочно приводят плотность 3,98 г/см³ и температуру плавления 824 °C. Эти параметры относятся к безводному хлориду тулия TmCl₃ (CAS 13537-18-3). Гексагидрат при нагревании не плавится — он дегидратируется и гидролизуется с образованием оксохлорида тулия TmOCl задолго до 824 °C. Применять данные безводной формы к 6-водному препарату некорректно.

Химические свойства

Хлорид тулия(III) — ионное соединение. В водном растворе полностью диссоциирует на катион Tm³⁺ и три аниона Cl⁻, образуя прозрачный раствор без запаха. Именно в форме водного раствора или растворённого гексагидрата чаще всего используется в химических процессах.

При нагревании кристаллогидрата происходит ступенчатое обезвоживание, а при температурах выше ~200–300 °C — гидролиз с образованием оксохлорида тулия TmOCl. По этой причине для получения безводного TmCl₃ из гексагидрата требуется специальная атмосфера (обычно газообразный HCl или NH₄Cl) — простое прокаливание на воздухе даёт оксохлорид, а не чистый хлорид. При взаимодействии с растворами щелочей из раствора осаждается гидроксид тулия(III) Tm(OH)₃, который при прокаливании переходит в оксид тулия Tm₂O₃.

Применение хлорида тулия гексагидрата в промышленности и исследованиях

Оптоэлектроника, фотоника и люминесцентные материалы

Наиболее технологически значимое применение TmCl₃·6H₂O — синтез апконвертирующих нанокристаллов, в частности структур типа NaYF₄:Yb,Tm. Такие материалы конвертируют ближнее инфракрасное (NIR) излучение в видимое и используются в NIR-фотокатализе, биовизуализации и оптических сенсорах. Хлорид тулия служит источником иона Tm³⁺ при осаждении из раствора или гидротермальном синтезе нанокристаллов.

Другое подтверждённое применение — легирование кристаллов LaCl₃ ионами Tm³⁺ для получения сцинтилляторных материалов, применяемых в системах радиационного контроля и детектирования. Помимо этого, хлорид тулия используется для синтеза люминофоров на основе оксидов и фторидов, легированных тулием.

Полупроводниковые и электрохимические материалы

TmCl₃·6H₂O применяется как прекурсор допанта при синтезе нанокристаллических оксидов — ZrO₂, TiO₂ и других — с целью управления шириной запрещённой зоны и размерами кристаллитов. Такие Tm-легированные оксиды используются в суперконденсаторах и перовскитных солнечных элементах для улучшения оптоэлектронных характеристик.

Лазерная техника и оптическое стекло

Ион Tm³⁺ является эффективным активным центром для твердотельных лазеров с длиной волны около 2 мкм (диапазон, востребованный в медицине и лидарных системах). Хлорид тулия — исходный реагент для синтеза фторидных и оксидных лазерных кристаллов и волоконных сред, легированных тулием. Применяется также в производстве специализированных оптических стёкол, в том числе волоконных усилителей ближнего ИК-диапазона.

Со смежными соединениями тулия, применяемыми в оптических системах, можно ознакомиться на странице тулий фтористый.

Аналитическая химия и синтез соединений тулия

TmCl₃·6H₂O служит стандартным прекурсором для получения других соединений тулия в лабораторной и мелкосерийной практике: нитратов, сульфатов, оксалатов, органических комплексов. Используется как аналитический реагент при разработке методик определения редкоземельных элементов, в исследованиях методами ЯМР и ЭПР с применением парамагнитных ионов лантанидов.

Безопасность и условия хранения

По международной классификации ГХС (GHS) тулий хлористый 6-водный отнесён к категории раздражающих веществ: вызывает раздражение кожи (H315), глаз (H319) и дыхательных путей (H335). Острой токсичности по оральному и ингаляционному пути не проявляет при соблюдении стандартных мер защиты. По российской классификации соответствует 4-му классу опасности (малоопасные вещества), ПДК в воздухе рабочей зоны — 10 мг/м³.

Препарат гигроскопичен: при контакте с атмосферной влагой поглощает воду, что приводит к слёживанию и изменению внешнего вида. Хранить в герметично закрытой таре в сухом, хорошо вентилируемом помещении, исключая контакт с влагой. Вещество не горючее, не взрывоопасное. Материал и его растворы утилизируются как водорастворимые отходы неорганических солей в соответствии с действующими санитарными нормами.

Транспортировка возможна в закрытой таре автомобильным, железнодорожным и воздушным транспортом в соответствии с паспортом безопасности. Специальных условий температурного режима при транспортировке не требуется.

Форма поставки

Тулий хлористый 6-водный поставляется в форме порошка с содержанием основного вещества ≥ 99,99%. Минимальный объём поставки — от 10 граммов. Отгрузка производится на заказ; объём и условия поставки согласовываются индивидуально.