Трисвинецпенталютеций

Состав и структура трисвинецпенталютеция

Трисвинецпенталютеций (Lu₅Pb₃) — интерметаллическое соединение лютеция и свинца с преимущественно металлическим типом химической связи. Систематическое название отражает состав: пять атомов лютеция на три атома свинца. В отличие от ионных соединений и солей, интерметаллиды данного класса не имеют чётко выраженных катионов и анионов — их кристаллическая структура определяется геометрией упаковки атомов и электронной концентрацией.

В природных условиях соединение не обнаружено и получается исключительно искусственным путём.

Кристаллическая структура

Lu₅Pb₃ кристаллизуется в гексагональной сингонии по структурному типу Mn₅Si₃ (пространственная группа P6₃/mcm). Параметры элементарной ячейки: a = 0,8764 нм, c = 0,6419 нм, число формульных единиц Z = 2. Расчётная плотность, согласующаяся с этими параметрами, составляет 11,6 г/см³. Молярная масса — 1496 г/моль.

Внешне вещество представляет собой порошкообразные или кристаллические частицы. Как и большинство интерметаллических соединений редкоземельных металлов, Lu₅Pb₃ тугоплавок и обладает металлическим типом электропроводности.

Физические свойства: температура плавления и термическая стабильность

Трисвинецпенталютеций плавится конгруэнтно при температуре 1695 °C. Конгруэнтное плавление означает, что при нагреве состав расплава совпадает с составом твёрдой фазы — соединение не разлагается, а переходит в жидкое состояние без изменения стехиометрии. Это установлено при построении фазовой диаграммы системы лютеций–свинец.

В системе Lu–Pb существует несколько интерметаллических фаз: LuPb₂, Lu₆Pb₅ и Lu₅Pb₄ разлагаются перитектически при значительно более низких температурах (570, 1170 и 1500 °C соответственно), тогда как Lu₅Pb₃ является наиболее термически стабильной фазой в этой системе.

Химические свойства

Трисвинецпенталютеций химически инертен в обычных условиях. Не взаимодействует с органическими растворителями, не гигроскопичен. Реагирует с концентрированными минеральными кислотами с растворением. Поведение в щелочных растворах типично для соединений лютеция — возможно взаимодействие с концентрированными щелочами.

Получение

Синтез Lu₅Pb₃ проводится из стехиометрических количеств чистых металлов — лютеция и свинца — в инертной атмосфере (аргон, гелий) при высоких температурах. Для получения однофазного продукта требуется нагрев выше температуры плавления соединения (свыше 1695 °C) с последующим контролируемым охлаждением, либо длительный высокотемпературный отжиг в твёрдой фазе. Синтез проводится в закрытых контейнерах из тугоплавких материалов.

Меры безопасности при обращении

Трисвинецпенталютеций содержит свинец, который относится к веществам 1-го класса опасности (ГОСТ 12.1.007-76). При механической обработке, нагреве и синтезе необходимо применять средства индивидуальной защиты органов дыхания и кожи, исключающие вдыхание пыли и аэрозолей. Работы проводятся в условиях эффективной вытяжной вентиляции. Требования к хранению и транспортировке определяются наличием свинцовой составляющей. Утилизация — в соответствии с законодательством об обращении с отходами, содержащими тяжёлые металлы.

Применение

Трисвинецпенталютеций применяется в узкоспециализированных направлениях: в области высокотемпературных материалов и исследования интерметаллических систем на основе редкоземельных металлов. Высокая стоимость лютеция ограничивает масштаб коммерческого применения. Соединение представляет интерес для научных исследований фазовых диаграмм, термодинамики интерметаллидов и для отдельных технологических задач, требующих тугоплавкой фазы с металлическими свойствами.

Дополнительно см.: дисвинецлютеций — соединение той же бинарной системы.

Форма поставки

Поставляется в виде порошка или кристаллических фрагментов. Точный состав, форму, фасовку и условия поставки уточняйте заявкой.