铕化合物

铕化合物镧系金属(元素符号:Eu)形成的化合物,在这些化合物中,铕一般显+3价,如EuCl3、Eu(NO3)3等;+2价的铕化合物是已知的,这也是水溶液中镧系金属最稳定的二价离子。[1]

铕化合物在395 nm和365 nm的紫外光下发出荧光。
硝酸铕和氢氧化钠反应,生成氢氧化铕沉淀。反应用365 nm的紫外光照射。

氧族化物编辑

氧化亚铕俄语Оксид европия(II)可由氧化铕在高温下用金属还原得到,它具有岩盐结构,为深红色固体,在77 K具有铁磁性。它有成为磁制冷英语Magnetic refrigeration材料的潜力(ΔSmag=−143 mg/cm3 K,50 kOe)。[2][3]硫化亚铕也具有铁磁性,但碲化亚铕却是反铁磁性的。[2]铕的混合价态氧化物Eu3O4可由氧化铕用还原剂在氢气气氛下还原得到,如:[4]

2 Eu2O3 + 2 EuOCl + 2 LiH → 2 Eu3O4 + 2 LiCl + H2

三氧化二铕(氧化铕)是铕最稳定的氧化物,是高熔点的浅粉色固体,可由硝酸铕的热分解反应制得。[2]它和水反应,可以得到EuOOH。[5]可溶性铕盐和氨水或氢氧化钠反应,能够沉淀出氢氧化物Eu(OH)3,但有多羟基化合物(如葡萄糖)存在时,沉淀不完全。[2]三硫化二铕可由Eu(Et2NCS2)3·Phen在500~600 °C分解制得,[6]硫氰酸盐Eu(NCS)3的分解也会得到三硫化二铕;[7]它的两种晶型α型和γ型分别属正交晶系和立方晶系。[8] 氧硫化铕由氧化铕在二硫化碳/氩/低压氧气流中反应得到,它是三斜晶系的固体,空间群P3m1,其光学带隙为4.4 eV。[9]氧硒化铕和氧碲化铕可以由氧化铕和硒或碲在600 °C反应制得,[10]氧硒化物在空气中加热,氧化为氧亚硒酸盐,[11]氧碲化物也会发生类似反应,得到Eu2TeO6[12]

金属铕在固态氩中和水反应,可以得到Eu(H2O)和Eu(H2O)2配合物。Eu(H2O)经过重排得到HEuOH,并进一步分解为EuO和H2;Eu(H2O)2则分解为Eu(OH)2和H2[13]

卤化物编辑

铕可以形成EuX3(X=F, Cl, Br, I)四种卤化物,除氟化物外均易溶于水,在水中是强电解质。无水卤化铕可由氧化物或卤化物的水合物反应制得:[14]

Eu2O3 + 6 NH4Cl → 2 EuCl3 + 3 H2O + 6 NH3
EuCl3·6H2O + 6 SOCl2 → EuCl3 + 6 SO2↑ + 12 HCl↑

其中,碘化铕只能通过氧化铕氢碘酸反应得到[15],直接用碘化铵处理反应物会得到二价的碘化亚铕[16]

含氧酸盐编辑

硫酸亚铕德语Europium(II)-sulfat是二价铕的硫酸盐,它可由汞作为阴极,电解硫酸铕的溶液得到,或者用锌汞齐还原氯化铕,再和硫酸反应制得。[17]它和碳酸钠草酸铵反应,可以分别得到碳酸亚铕和草酸亚铕。[17]

EuSO4 + Na2CO3 + xH2O → EuCO3·xH2O + Na2SO4
EuSO4 + (NH4)2C2O4(饱和) + H2O → EuC2O4·H2O + (NH4)2SO4

三价的硫酸铕可以直接由氧化铕和稀硫酸反应,并结晶得到,对水合物的脱水可以得到无水物。硫酸铕可溶于水,其八水合物在20 °C时的溶解度为2.56 g。[18]铕的亚硫酸盐(Eu2(SO3)3·nH2O,n=0, 3, 6[19])及其碱式盐(EuOHSO3·4H2O[20])是已知的,亚硫酸盐在一氧化碳气氛中加热,会经过脱水得到无水物,经过Eu2O2SO4,最终得到氧硫化物Eu2O2S。[21]

 
硝酸铕是无色晶体,在365 nm紫外光激发下发出红光。

硝酸铕可由氧化铕和硝酸反应并结晶得到,晶体用45~55%硫酸干燥,可以得到六水合物。[22]其无水物可以通过氧化铕四氧化二氮反应得到,而加热水合物只能得到碱式盐EuONO3[23]磷酸铕可以通过氯化铕磷酸氢二铵(或氧化铕和5 mol/L的磷酸[24])反应得到,其白色的一水合物从溶液中沉淀。它在600~800 °C失水,由一水的六方相转变为无水的单斜相[25]氧化铕和五氧化二砷反应,得到砷酸铕,它是无色晶体,具有磷钇矿结构。[26]

碳酸铕是铕的碳酸盐之一,可由二氧化碳饱和的碳酸氢钠稀溶液与可溶性铕盐反应得到,它加热分解,生成氧化铕和二氧化碳。其碱式盐及复盐是已知的。[27]乙酸铕是浅粉色的固体,可以从水溶液中结晶出四水合物,它用硫酸干燥得到三水合物。[28]硝酸铕和草酸反应得到草酸铕十水合物,它在100 °C转化为五水合物。原料使用草酸钾只能得到复盐KEu(C2O4)2·2H2O。[28]将草酸铕和草酸于200 °C进行草酸反应,可以得到配位聚合物[Eu(C2O4)(HCOO)]n[29]草酸铕在二氧化碳气氛中加热至320 °C,可以得到草酸亚铕:[30]

Eu2(C2O4)3 → 2 EuC2O4 + 2 CO2

有机铕化合物编辑

有机铕化合物是含Eu–C键的一类金属有机化合物,早期研究的有铕的环戊二烯配合物,它们可以由茂基钠和无水卤化铕在四氢呋喃中反应制得,如:[31][32]

EuCl3 + 3 C5H5Na → (C5H5)3Eu + 3 NaCl
EuI2 + 2 (C5HiPr4)Na → (C5HiPr4)2Eu + 2 NaI

三茂铕是棕色固体,可以和过氧化氢反应得到环戊二烯过氧化铕[33];二(四异丙基茂)铕是橙红色固体,可于165 °C熔化。[32]环壬四烯和铕(II)的配合物可以由类似方法制得,它的甲苯溶液在516 nm发出蓝绿色的荧光,相比其它有机铕(II)夹心配合物(约630 nm)有着明显的蓝移。[34]

除了利用复分解反应制备有机铕化合物外,也能直接通过金属铕参与反应,如铕和五甲基环戊二烯反应生成浅橙色的二(五甲基环戊二烯)铕;[32]和环辛四烯反应,得到浅绿色的环辛四烯铕。[35]

应用编辑

三价铕的化合物在激发下可以发出红光,如氧化铕可用于显像管电视中,[36]掺铕氧硫化钇(Y2O2S:Eu3+)可用作荧光粉等。[37]此外,铕化合物还能用于防伪材料制造。[38]

参考文献编辑

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参考书籍编辑

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