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Óxido de terbio (III, IV)

El óxido de terbio (III, IV) , a veces llamado heptóxido 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 es un compuesto discreto o simplemente una fase en un sistema de óxido intersticial . El Tb 4 O 7 es uno de los principales compuestos comerciales de terbio , y el único producto de este tipo que contiene al menos algo de Tb (IV) (terbio en el 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. También se utiliza en electrónica y almacenamiento de datos, tecnologías de energía verde, imágenes y diagnósticos médicos y procesos químicos. [1] 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 el sulfato en el aire. [2] El oxalato (a 1000 °C) es generalmente preferido, 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 (aproximadamente 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. Se descubrió ya en 1916 que el Tb 4 O 7 caliente cataliza la reacción del gas de carbón ( CO + H 2 ) con el aire, lo que conduce a la incandescencia y, a menudo, a la ignición. [3]

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

Tuberculosis
4Oh
7(s) + 6 HCl (ac) → 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 produce sulfato de terbio (III). El óxido de terbio reacciona lentamente con 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, alrededor de una semana.

El cloruro de terbio (III) anhidro se puede producir mediante la ruta del cloruro de amonio [5] [6] [7] En el primer paso, el óxido de terbio se calienta con cloruro de amonio para producir la sal de amonio del pentacloruro:

Tb4O7 + 22NH4Cl → 4 ( NH4 ) 2TbCl5 + 7H2O + 14NH3​ ​​​​​​   

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

( NH4 ) 2TbCl5 → TbCl3 + 2 HCl + 2 NH3  

Referencias

  1. ^ Loewen, Eric. "Polvo de óxido de terbio: innovaciones y aplicaciones". Stanford Advanced Materials . Consultado el 1 de octubre de 2024 .
  2. ^ Hartmut Bergmann, Leopold Gmelin (1986). Manual Gmelin de química inorgánica, sistema número 39 . Springer-Verlag. pag. 397.ISBN​ 9783540935254.
  3. ^ Bissell, DW; James, C. (1916). "Sulfato de sodio y gadolinio". Revista de la Sociedad Química Americana . 38 (4): 873–875. doi :10.1021/ja02261a012.
  4. ^ Edelmann, FT; Poremba, P. (1967). Herrmann, WA (ed.). Métodos sintéticos de química organometálica e inorgánica . Vol. 6. Stuttgart: Georg Thieme Verlag. ISBN 3-13-103071-2.
  5. ^ Brauer, G., ed. (1963). Manual de química inorgánica preparativa (2.ª ed.). Nueva York: Academic Press.
  6. ^ Meyer, G. (1989). "La ruta del cloruro de amonio a los cloruros de tierras raras anhidros: el ejemplo de YCl 3 ". La ruta del cloruro de amonio a los cloruros de tierras raras anhidros: el ejemplo de YCl 3 . Síntesis inorgánica. Vol. 25. págs. 146-150. doi :10.1002/9780470132562.ch35. ISBN 978-0-470-13256-2.
  7. ^ Edelmann, FT; 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.

Lectura adicional