铕化合物

铕化合物是镧系金属铕(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。

氧族化物
可由氧化铕在高温下用金属铕还原得到,它具有岩盐结构,为深红色固体,在77 K具有铁磁性。它有成为材料的潜力(ΔSmag=−143 mg/cm3 K,50 kOe)。硫化亚铕也具有铁磁性,但碲化亚铕却是反铁磁性的。
: 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。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。硫氰酸盐Eu(NCS)3的分解也会得到三硫化二铕;它的两种晶型α型和γ型分别属正交晶系和立方晶系。
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P'm1,其光学带隙为4.4 eV。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,氧硒化物在空气中加热,氧化为氧亚硒酸盐,氧碲化物也会发生类似反应,得到Eu2TeO6。

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。

卤化物
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:
: 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和氢碘酸反应得到,直接用碘化铵处理反应物会得到二价的碘化亚铕。

含氧酸盐
硫酸亚铕是二价铕的硫酸盐,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。它和碳酸钠或草酸铵反应,可以分别得到碳酸亚铕和草酸亚铕。铕的亚硫酸盐(Eu2(SO3)3·nH2O,n=0, 3, 6)及其碱式盐(EuOHSO3·4H2O)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。

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。其无水物可以通过氧化铕和四氧化二氮反应得到,而加热水合物只能得到碱式盐EuONO3。磷酸铕可以通过氯化铕和磷酸氢二铵(或氧化铕和5 mol/L的磷酸)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。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。

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。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。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。草酸铕在二氧化碳气氛中加热至320 °C,可以得到草酸亚铕:
: Eu2(C2O4)3 → 2 EuC2O4 + 2 CO2↑
在280 nm紫外光激发下的发光,光谱中有着Eu3+的特征峰。]]

有机铕化合物
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:
: 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;二(四异丙基茂)铕是橙红色固体,可于165 °C熔化。

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;

应用
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,掺铕氧硫化钇(Y2O2S:Eu3+)可用作荧光粉等。此外,铕化合物还能用于防伪材料制造。

参考文献
参考书籍
*易宪武, 黄春辉, 王慰, 刘余九, 吴瑾光. 无机化学丛书 第七卷 钪、稀土元素. 北京: 科学出版社, 1992. ISBN 9787030305749.
*日本化学会 编. 安家驹, 陈之川 译. 无机化合物合成手册 第二卷. 北京: 化学工业出版社, 1986. CSBN 15063·3726 (無機化合物の合成Ⅱ. 东京: 丸善株式会社, 1977)

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