イッテルビウム化合物

イッテルビウム(III)硫酸塩、イッテルビウムの化合物

イッテルビウム化合物は、イッテルビウム（Yb）元素を含む化合物です。イッテルビウムの化学的挙動は、他のランタノイド元素と類似しています。ほとんどのイッテルビウム化合物は+3の酸化状態で存在し、この酸化状態の塩はほぼ無色です。ユーロピウム、サマリウム、ツリウムと同様に、イッテルビウムの三ハロゲン化物は、水素、亜鉛末、または金属イッテルビウムの添加によって二ハロゲン化物に還元できます。 [ 1 ] +2の酸化状態は固体化合物でのみ発生し、いくつかの点でアルカリ土類金属化合物と類似した反応を示します。例えば、酸化イッテルビウム(II)（YbO）は酸化カルシウム（CaO）と同じ構造を示します。[ 1 ]

ハロゲン化物

イッテルビウムは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素といったハロゲン と二ハロゲン化物および三ハロゲン化物を形成する。二ハロゲン化物は室温で三ハロゲン化物に酸化されやすく、高温では三ハロゲン化物と金属イッテルビウムに不均化される。[ 1 ]

3 YbX 2 → 2 YbX 3 + Yb (X = F、Cl、Br、I )

一部のイッテルビウムハロゲン化物は有機合成の試薬として用いられる。例えば、塩化イッテルビウム(III) (YbCl 3 ) はルイス酸であり、アルドール反応[ 2 ]やディールス・アルダー反応[ 3 ]の触媒として用いられる。ヨウ化イッテルビウム(II) (YbI 2 ) はヨウ化サマリウム(II)と同様に、カップリング反応の還元剤として用いられる。[ 4 ]フッ化イッテルビウム(III) (YbF 3 ) は、歯の健康に良いフッ化物イオンを継続的に放出するため、不活性で無毒の歯の充填剤として用いられる。また、優れたX線造影剤でもある。[ 5 ]

酸化物

イッテルビウム(III)酸化物とその結晶構造。

イッテルビウムは酸素と反応してイッテルビウム(III)酸化物（Yb 2 O 3 ）を形成し、これは蛍石構造から4分の1の陰イオンが除去された「希土類C型三二酸化物」構造に結晶化し、2つの異なる6配位（非八面体）環境にイッテルビウム原子をもたらします。[ 6 ]イッテルビウム(III)酸化物は、元素イッテルビウムによってイッテルビウム(II)酸化物（YbO）に還元され、塩化ナトリウムと同じ構造に結晶化します。[ 1 ]

ホウ化物

十二ホウ化イッテルビウム（YbB 12）は、化学的に関連する多くの物質の様々な電子的および構造的特性を理解するために研究されてきた結晶性物質である。これは近藤絶縁体である。[ 7 ]これは量子物質であり、通常の条件下では、バルク結晶の内部は絶縁体であるのに対し、表面は高い導電性を示す。[ 8 ]希土類元素の中で、イッテルビウムは安定な十二ホウ化物を形成できる数少ない元素の一つであり、この特性は比較的小さな原子半径に起因する。[ 9 ]

その他の無機化合物

酢酸イッテルビウム(III)四水和物

硝酸イッテルビウム(III)は、+3の酸化状態にあるイッテルビウムの硝酸塩である。[ 10 ]この化合物は無色の結晶を形成し、水に溶解し、また結晶性水和物を形成する。[ 11 ] [ 12 ]イッテルビウムと一酸化窒素を酢酸エチル中で反応させることによって得られる。

Yb + 3 N 2 O 4 → Yb(NO 3 ) 3 + 3 H 2 O

リン化イッテルビウムは、+3の酸化状態にあるイッテルビウムのリン化物である。[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]イッテルビウムとホスフィンを液体アンモニア中で反応させてYb(PH 2 ) 2 ·5NH 3を形成し、これを分解してリン化イッテルビウムを得ることができる。[ 16 ]

Yb(PH 2 ) 2 •5NH 3 → Yb(PH 2 ) 2 + 5NH 3
2Yb(PH 2 ) 2 → YbP + 2PH 3 + H 2

この化合物は立方晶系、空間群Fm 3 mの黒色結晶を形成する。[ 17 ]

酢酸イッテルビウム(III)は、酸化数+3のイッテルビウムの酢酸塩である。無色の結晶で、水に溶け、水和物を形成する。[ 18 ] [ 19 ]酢酸イッテルビウムは、アップコンバージョン発光材料の合成原料として用いることができる。[ 20 ]また、特定の有機反応の触媒としても用いることができる。 [ 21 ]

合金

イッテルビウム二ロジウム二ケイ化物

イッテルビウム・ジロジウム・ジシリサイド（YbRh 2 Si 2）は、イッテルビウム、ロジウム、シリコンからなる重い電子系固体化合物で、YRSとも略される。2 mKまで冷却すると超伝導状態となる。この温度をわずかに上回ると熱容量が極めて高くなり、電子は実際の100万倍の重さであるかのように振る舞う。[ 22 ] Ybの価数は温度と磁場に依存する。[ 23 ]

イッテルビウム-ビスマス-白金

イッテルビウム-ビスマス-白金は、低温において非常に高い比熱を示す金属間化合物であり、これは重いフェルミオン挙動の特性である。イッテルビウム-ビスマス-白金は非中心対称立方晶系結晶構造を有し、特に三元ハーフホイスラー化合物に属する。

イッテルビウム-ガリウム-ゲルマニウム

イッテルビウム・ガリウム・ゲルマニウム（YbGaGeとも呼ばれる）は、イッテルビウム、ガリウム、ゲルマニウムの合金です。ある研究グループが、この合金は導電性を持ちながら熱膨張がゼロであると報告したことで注目を集めました。[ 24 ]このような材料は、低熱膨張材料が求められる宇宙などの環境で応用されています。[ 25 ]しかし、その後の他のグループによる測定では、これらの結果を再現することができず、銅と同様の熱膨張係数が示されました。[ 26 ]

イッテルビウム化合物の写真

イッテルビウム化合物

参照

参考文献

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  2. ^ルー、S.ウェストブルック、JA;サウスイースト州シャウス (2004)。 「ヘテロバイ金属触媒によるアリル β-ケト エステルの脱炭酸アルドール反応」。アメリカ化学会誌。126 (37): 11440–11441。ビブコード: 2004JAChS.12611440L。土井：10.1021/ja045981k。PMID 15366881。 
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