Селенид лютеция

Селенид лютеция (дилютеций трисeленид) — неорганическое соединение с формулой Lu₂Se₃, образованное трёхвалентным катионом лютеция Lu³⁺ и диселенид-анионом Se²⁻. CAS-номер: 12163-21-2, номер EC: 235-308-6. В литературе встречаются названия: селенистый лютеций, лютеций трисeленид. Вещество не встречается в природе и получается только синтетически.

Молярная масса и идентификаторы

Молярная масса Lu₂Se₃ составляет 586,81 г/моль (2 × 174,967 + 3 × 78,971). Это вещество следует отличать от моносоединения LuSe (M = 254 г/моль) — соединения с иным стехиометрическим составом и иными свойствами; в торговой практике под «селенидом лютеция» понимается именно Lu₂Se₃.

Кристаллическая структура

Lu₂Se₃ кристаллизуется в ромбической (орторомбической) сингонии по Z-типу — структурному типу Sc₂S₃, пространственная группа Fddd, Z = 16. Параметры элементарной ячейки: a = 11,251 Å, b = 7,981 Å, c = 23,877 Å. Оба кристаллографически независимых атома Lu³⁺ находятся в октаэдрическом окружении из шести атомов Se²⁻. Кристаллы имеют жёлто-оранжевую окраску.

Для сравнения: ряд других лантаноидных сесквиселенидов (Ce₂Se₃, La₂Se₃) кристаллизуется в кубической C-модификации, тогда как Lu₂Se₃ при нормальных условиях устойчив исключительно в ромбической Z-модификации.

Рентгенографическая плотность, рассчитанная из данных РСА, составляет около 7,3 г/см³. Точное значение экспериментальной плотности в открытых базах данных не опубликовано.

Химические свойства

Lu₂Se₃ химически устойчив в сухой атмосфере. Вещество нерастворимо в воде и органических растворителях, не образует кристаллогидратов. Реагирует с концентрированными минеральными кислотами с образованием солей лютеция; при этом возможно выделение сероводородного аналога — сероводорода селена (H₂Se), высокотоксичного газа, что требует проведения работ в вытяжном шкафу. Со щелочами, большинством солей, оксидов и органических растворителей в реакции не вступает.

Синтез и получение

В природе Lu₂Se₃ не встречается. Лабораторный синтез осуществляется прямым взаимодействием элементарных лютеция и селена в стехиометрическом мольном соотношении 2 : 3 при температуре около 850 °C в запаянных эвакуированных кварцевых ампулах. Инертная среда (или вакуум) обязательна — для исключения окисления и образования побочных продуктов. Для получения монокристаллов используется техника выращивания из флюса (NaCl) при той же температуре в течение нескольких суток.

Применение

Из-за высокой стоимости прекурсора — металлического лютеция — Lu₂Se₃ не является крупнотоннажным продуктом. Подтверждённые области применения:

• Мишени для магнетронного напыления (PVD/CVD). Lu₂Se₃ поставляется в виде прессованных таблеток (sputtering targets) для нанесения тонких плёнок в полупроводниковых и оптических исследованиях.
• Полупроводниковые и оптические исследования. Соединение относится к классу халькогенидов редкоземельных металлов с полупроводниковыми свойствами и исследуется в области опоэлектроники и функциональных материалов.
• Синтез смешанных интерлантаноидных халькогенидов. Lu₂Se₃ служит прекурсором при получении сложных соединений типа Ln₃LuSe₆ и β-LnLuSe₃ с управляемыми магнитными и оптическими характеристиками.

Меры предосторожности при работе

Хотя ион Lu³⁺ характеризуется низкой острой токсичностью, вещество содержит анион Se²⁻. При реакции с кислотами возможно выделение H₂Se — газа с острой токсичностью, значительно превышающей H₂S. Работы с кислотами в присутствии Lu₂Se₃ проводить только в вытяжном шкафу. При обращении с порошком — использовать респиратор для защиты от мелкодисперсных частиц.

Форма поставки

Поставляется в виде порошка или прессованных таблеток (sputtering target) различной чистоты. Упаковка — в инертной атмосфере или вакуумной упаковке для исключения контакта с влагой. Количество и форма поставки — по заявке.

Из других соединений лютеция на нашем сайте представлены нитрид лютеция и дикарбид лютеция.