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Óxido de terbio (III, IV)

El óxido de terbio (III, IV) , ocasionalmente llamado heptaóxido de tetraterbio , tiene la fórmula Tb 4 O 7 , aunque algunos textos se refieren a él como TbO 1,75 . Existe cierto debate sobre si se trata de un compuesto discreto o simplemente una fase en un sistema de óxido intersticial . Tb 4 O 7 es uno de los principales compuestos comerciales de terbio , y el único producto que contiene al menos algo de Tb(IV) (terbio en estado de oxidación +4), junto con el más estable Tb(III). Se produce calentando el oxalato metálico y se utiliza en la preparación de otros compuestos de terbio. El terbio forma otros tres óxidos principales : Tb 2 O 3 , TbO 2 y Tb 6 O 11 .

Síntesis

El Tb 4 O 7 se produce con mayor frecuencia por ignición del oxalato o sulfato en el aire. [1] Generalmente se prefiere el oxalato (a 1000 °C), ya que el sulfato requiere una temperatura más alta y produce un producto casi negro contaminado con Tb 6 O 11 u otros óxidos ricos en oxígeno.

Propiedades químicas

El óxido de terbio (III, IV) pierde O 2 cuando se calienta a altas temperaturas; a temperaturas más moderadas (aprox. 350 °C) pierde oxígeno de forma reversible, como lo demuestra el intercambio con 18 O 2 . Esta propiedad, que también se observa en Pr 6 O 11 y V 2 O 5 , le permite funcionar como V 2 O 5 como catalizador redox en reacciones que involucran oxígeno. Ya en 1916 se descubrió que el Tb 4 O 7 caliente cataliza la reacción del gas de hulla ( CO + H 2 ) con el aire, provocando incandescencia y, a menudo, ignición. [2]

El Tb 4 O 7 reacciona con el oxígeno atómico para producir TbO 2 , pero existen preparaciones más convenientes. [3]

Tuberculosis
4oh
7(s) + 6 HCl (acuoso) → 2 TbO
2(s) + 2 TbCl
3(ac) + 3 H
2O (l)

. El Tb 4 O 7 reacciona con otros ácidos concentrados calientes para producir sales de terbio (III). Por ejemplo, la reacción con ácido sulfúrico da sulfato de terbio (III). El óxido de terbio reacciona lentamente con el ácido clorhídrico para formar una solución de cloruro de terbio (III) y cloro elemental. A temperatura ambiente, la disolución completa puede requerir un mes; en un baño de agua caliente, aproximadamente una semana.

El cloruro de terbio (III) anhidro se puede producir mediante la ruta del cloruro de amonio [4] [5] [6] En el primer paso, el óxido de terbio se calienta con cloruro de amonio para producir la sal de amonio del pentacloruro:

Tb 4 O 7 + 22  NH 4 Cl → 4  (NH 4 ) 2 TbCl 5 + 7  H 2 O + 14  NH 3

En el segundo paso, la sal de cloruro de amonio se convierte en tricloruros calentando al vacío a 350-400 °C:

(NH 4 ) 2 TbCl 5 → TbCl 3 + 2  HCl + 2  NH 3

Referencias

  1. ^ Hartmut Bergmann, Leopold Gmelin (1986). Manual Gmelin de química inorgánica, sistema número 39 . Springer-Verlag. pag. 397.ISBN​ 9783540935254.
  2. ^ Bissell, DW; James, C. (1916). "Sulfato de sodio de gadolinio". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 38 (4): 873–875. doi :10.1021/ja02261a012.
  3. ^ Edelmann, pies; Poremba, P. (1967). Herrmann, WA (ed.). Métodos sintéticos de química organometálica e inorgánica . vol. 6. Stuttgart: Georg Thieme Verlag. ISBN 3-13-103071-2.
  4. ^ Brauer, G., ed. (1963). Manual de química inorgánica preparativa (2ª ed.). Nueva York: Academic Press.
  5. ^ Meyer, G. (1989). "La ruta del cloruro de amonio hacia los cloruros anhidros de tierras raras: el ejemplo de Ycl 3 ". "La ruta del cloruro de amonio hacia los cloruros anhidros de tierras raras: el ejemplo de YCl 3" . Síntesis inorgánicas. vol. 25. págs. 146-150. doi :10.1002/9780470132562.ch35. ISBN 978-0-470-13256-2.
  6. ^ Edelmann, pies; Poremba, P. (1997). Herrmann, WA (ed.). Métodos sintéticos de química organometálica e inorgánica . vol. VI. Stuttgart: Georg Thieme Verlag. ISBN 978-3-13-103021-4.

Otras lecturas