Тулий азотнокислый (тулия нитрат) 5-водный

Тулий азотнокислый (тулия нитрат) 5-водный — неорганическая соль тулия и азотной кислоты состава Tm(NO3)₃·5H₂O. Систематическое название — нитрат тулия(III) пентагидрат. CAS-номер: 36548-87-5. Относится к группе солей редкоземельных металлов и применяется как прекурсор соединений тулия в производстве лазерных, оптических и керамических материалов.

Состав и физические свойства нитрата тулия пентагидрата

Брутто-формула: Tm(NO3)₃·5H₂O. Молярная масса: 445,03 г/моль. Тулий входит в состав в виде катиона Tm³⁺ (степень окисления +3), нитрогруппа NO₃⁻ является анионом кислотного остатка азотной кислоты.

Внешний вид: зеленоватые или желтовато-серые кристаллы. В отличие от многих нитратов лёгких металлов, нитрат тулия окрашен вследствие 4f-электронной конфигурации иона Tm³⁺. Кристаллы гигроскопичны.

Кристаллическая структура: триклинная сингония, пространственная группа P-1̄. В структуре пентагидрата ион тулия десятикоординирован: три бидентатных нитрат-аниона и четыре координационных молекулы воды образуют нейтральный молекулярный комплекс [Tm(NO3)₃(H₂O)₄], одна молекула воды — кристаллизационная. Комплексы связаны водородными связями O—H···O. (Данные рентгеноструктурного анализа: Klein, Acta Crystallogr. E, 2020, 76, 1863–1867.)

Химические свойства

Нитрат тулия пентагидрат — типичный нитрат редкоземельного металла. Нитрат-ион является окислителем: вещество реагирует с восстановителями и органическими соединениями с риском воспламенения смеси. Реагирует со щелочами (осаждение гидроксида тулия), кислотами, а также вступает в реакции ионного обмена в растворе.

Растворимость: хорошо растворим в воде и этаноле. Нитраты РЗМ в целом обладают высокой растворимостью в полярных органических растворителях, что использовалось при историческом разделении лантанидов методами дробной кристаллизации.

Термическое разложение: при умеренном нагреве кристаллогидрат теряет воду с образованием оксонитрата TmONO₃, при дальнейшем нагреве (выше 800–900 °C на воздухе) разлагается до оксида тулия Tm₂O₃. Получить безводную соль простым нагревом не удаётся — начинается разложение.

Получение нитрата тулия

В природе не встречается. Основной лабораторный и промышленный способ получения — растворение оксида тулия(III) Tm₂O₃ в разбавленной азотной кислоте с последующей упаркой и кристаллизацией из насыщенного раствора:

Tm₂O₃ + 6HNO₃ → 2Tm(NO₃)₃ + 3H₂O

Из концентрированного раствора при охлаждении кристаллизуется пентагидрат Tm(NO3)₃·5H₂O; в зависимости от условий кристаллизации (температура, концентрация) возможно образование гексагидрата.

Меры безопасности и хранение

Классификация по GHS: окислитель (H272 — может усиливать горение), раздражает кожу (кат. 2), вызывает раздражение глаз (кат. 2). При работе обязательны защитные очки и перчатки. Хранить в плотно закрытой таре, вдали от горючих и органических материалов, восстановителей. Не допускать нагрева выше температуры разложения.

Применение нитрата тулия

Основная область применения — синтез соединений тулия, прежде всего оксида тулия(III) Tm₂O₃. Нитрат тулия является удобным прекурсором для получения Tm₂O₃ в форме нанопорошков и наностержней, используемых в электрохимических биосенсорах и в качестве допанта при производстве функциональных материалов.

Оптические материалы и лазерная техника

Соединения тулия, синтезированные из нитрата, используются как легирующий компонент в следующих областях:

Область применения	Роль тулия
Оптические стёкла	Краситель и активатор люминесценции
Волоконные усилители (TDFA)	Допант активного волокна (диапазон ~1450–1530 нм)
Твердотельные лазеры	Активная среда (диапазон ~1900–2100 нм)
Структурная керамика	Добавка при спекании керамических матриц
Катализаторы	Прекурсор каталитически активных фаз на основе Tm₂O₃
Фотооптические материалы	Компонент для формирования специальных оптических покрытий

Отдельным направлением является синтез пористых лантанид-органических каркасных соединений (lanthanide-organic frameworks), где нитрат тулия служит источником ионов Tm³⁺.

Форма поставки нитрата тулия

Поставляется в виде кристаллического порошка или кристаллов. Типичная квалификация: 99,9% (3N) и 99,99% (4N) по содержанию тулия в пересчёте на оксид. Упаковка — герметичные флаконы или контейнеры. Объём поставки — от лабораторных количеств до нескольких килограммов в зависимости от потребности. Уточнить наличие, квалификацию и условия отгрузки можно по заявке.

Смотрите также: металлический тулий ТуМ-1 и тулий фтористый (тулия фторид).