钐化合物是镧系金属钐(元素符号:Sm)形成的化合物,在这些化合物中,钐一般显+3价,如SmCl3、Sm(NO3)3、Sm(C2O4)3等;+2价的钐是已知的,比如SmCl2、SmI2等。
钐化合物的晶体学性质
氧化物
釤最穩定的氧化物為三氧化二釤Sm2O3。正如許多其他的釤化合物,它存在於幾個結晶相。而三角形是從熔體緩慢冷卻得到的。Sm2O3的熔點相當高(2345℃),因此熔點通常不以直接加熱達到,而使用感應加熱通過一個射頻線圈。Sm2O3的粉末可以經由火焰熔融法(Verneuil的過程)產生Sm2O3結晶的單斜晶的對稱晶體,晶體為筒狀的晶柱約數厘米長,直徑大約一厘米。當晶柱是純淨的時候為透明,否則則為橙色。加熱三角形的Sm2O3至1900℃,顯示當壓力下降,SmS返回到半導體狀態時的遲滯。
鹵化物
金屬釤與所有的鹵素反應,形成三鹵化物:
2 Sm (s) + 3 X2 (g) → 2 SmX3 (s) ( X = 氯、溴或碘 )
它們與釤、鋰或鈉金屬在高溫(約700-900 °C)進行還原反應而產生的二鹵化物。可以通過加熱 SmI3,或在室溫下金屬與無水四氫呋喃中1,2-二碘乙烷反應製備而成:
Sm (s) + ICH2-CH2I → SmI2 + CH2=CH2
除了二鹵化物,還原反應也產生大量有明顯晶體結構的非化學計量的鹵化釤,如Sm14F33、Sm3F7、Sm27F64、
釤鹵化物改變其晶體結構,一個類型的鹵原子取代另一個,對大多數元素(例如,錒系元素)而言這是一種罕見的行為。許多鹵化物的結構有兩個主要的結晶相,其中之一是更穩定,另一個是亞穩態。後者的形成為先壓縮或加熱,然後進行驟冷至室溫。例如壓縮單斜晶系二碘化釤再釋放壓力會造成PbCl2型的斜方晶系結構(密度5.90 g/cm3)的壓力的結果,在一個新的階段三碘化釤(密度5.97 g/cm3)也有類似反應。
硼化物
在真空中,釤和氧化硼的燒結粉末含有幾個釤硼化物相,混合比例可以控制它們的體積比。它屬於一種近藤絕緣體,在高溫下(高於50 K),它的屬性是典型的近藤金屬,強電子散射使其具有金屬導電性,而在低溫下,它表現為具有窄約4-14毫電子伏特帶隙的非磁性的絕緣層。SmB6伴隨著由熱導率急劇增加使冷卻引起的金屬-絕緣體轉變,峰值在約15 K,增加的原因是電子低溫下無助於熱導率,使佔主導地位的電子濃度的減少降低電子-聲子散射率。
一項新的研究指出,它可能是一個拓撲絕緣體。
其他無機化合物
,Sm2(SO4)3]]
釤碳化物是在惰性氣氛中通過熔化金屬石墨的混合物製備而來。合成後它們在空氣中不穩定,需在惰性氣體下進行研究。
有機金屬化合物
釤可以形成茂基配合物,其氯化物和也是已知的。它們可由三氯化钐與四氫呋喃中的NaC5H5反應製備來。和大多數其它鑭系元素的環戊二烯相反,在中,一些C5H5彼此環橋形成環的頂點η1或邊緣η2朝向另一個相鄰釤原子,產生聚合鏈。氯衍生物中,Sm(C5H5)2Cl具有二聚體結構更精確地表示為(η5- C5H5)2Sm(µ-Cl)2(η5 -C5H5)2。在那裡氯橋可以被更換,例如,碘,氫或氮的原子或CN基團。四甲基环戊二烯的配合物Sm(C5Me4H)3也是已知的。
釤的環戊二烯配合物中C5H5-離子可以被茚阴离子C9H7-或環辛四烯阴离子C8H82-取代,產生或。後者的化合物双(环辛四烯)合铀具有相似的結構。也存在二價釤的環戊二烯配合物,Sm(C5H5)2,固體,在約85 °C下昇華,和二茂鐵相反,在Sm(C5H5)2中C5H5環是不平行的,但傾斜40°。
釤的烷基和芳基配合物可在四氫呋喃或乙醚中分解反應得到:
参考文献
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