Оксид эрбия(III)

Оксид эрбия(III) (триоксид эрбия, эрбия окись(III)) — бинарное неорганическое соединение эрбия и кислорода. Представляет собой светло-розовые кристаллы, плохо растворимые в воде.

Получение

• Разложение на воздухе нитрата, сульфата, хромата или других солей эрбия(III) на воздухе при температуре 800—1000 °C:

E r 2 ( S O 4 ) 3   → 800 − 1000 o C   E r 2 O 3 + 3 S O 3 ↑ {displaystyle {mathsf {Er_{2}(SO_{4})_{3} xrightarrow {800-1000^{o}C} Er_{2}O_{3}+3SO_{3}uparrow }}}

• Сгорание металлического эрбия на воздухе при температуре 300 °C:

4 E r + 3 O 2   → 300 o C   2 E r 2 O 3 {displaystyle {mathsf {4Er+3O_{2} xrightarrow {300^{o}C} 2Er_{2}O_{3}}}}

Физические свойства

Оксид эрбия(III) образует кристаллы двух модификаций:

• Кристаллы кубической сингонии. Параметр ячейки a = 1,0547 нм. Пространственная группа I a 3 {displaystyle Ia3} , число формульных единиц в ячейке равно 16.
• Кристаллы моноклинной сингонии. Параметр ячейки a = 1,387 нм, b = 0,347 нм, c = 0,8555 нм, угол β = 100,17°. Пространственная группа C 2 / m {displaystyle C2/m} , число формульных единиц в ячейке равно 6.

Температура полиморфного перехода из кубической модификации в моноклинную составляет 1020 °C при давлении 3 МПа.

Стандартная энтропия образования оксида эрбия(III) составляет 154,3 Дж/(моль·К), энтальпия образования равна -1897,86 кДж/моль. В воде практически нерастворим, хорошо растворяется в минеральных кислотах. Гигроскопичен, поглощает из воздуха воду и углекислый газ.

Химические свойства

• С газообразным фтороводородом при температуре 500 °C и с бифторидом аммония при 250-300 °C образует трифторид:

E r 2 O 3 + 6 H F   → 500 o C   2 E r F 3 + 3 H 2 O {displaystyle {mathsf {Er_{2}O_{3}+6HF xrightarrow {500^{o}C} 2ErF_{3}+3H_{2}O}}} E r 2 O 3 + 6 N H 4 H F 2   → 250 − 300 o C   2 E r F 3 + 6 N H 4 F + 3 H 2 O {displaystyle {mathsf {Er_{2}O_{3}+6NH_{4}HF_{2} xrightarrow {250-300^{o}C} 2ErF_{3}+6NH_{4}F+3H_{2}O}}}

• Со смесью хлора и тетрахлорметана при температуре выше 200 °C или с хлором в присутствии углерода образует трихлорид:

E r 2 O 3 + 3 C l 2 + 3 C   → t   2 E r C l 3 + 3 C O ↑ {displaystyle {mathsf {Er_{2}O_{3}+3Cl_{2}+3C xrightarrow {t} 2ErCl_{3}+3COuparrow }}}

• С водой реагирует, образуя гидроксид:

E r 2 O 3 + 3 H 2 O   →   2 E r ( O H ) 3 {displaystyle {mathsf {Er_{2}O_{3}+3H_{2}O xrightarrow {} 2Er(OH)_{3}}}}

• При повышенной температуре с сероуглеродом образует сульфид эрбия(III):

2 E r 2 O 3 + 3 C S 2   → t   2 E r 2 S 3 + 3 C O 2 ↑ {displaystyle {mathsf {2Er_{2}O_{3}+3CS_{2} xrightarrow {t} 2Er_{2}S_{3}+3CO_{2}uparrow }}}

• Спеканием с сульфидом эрбия(III) получают оксосульфид:

2 E r 2 O 3 + E r 2 S 3   → t   3 E r 2 O 2 S {displaystyle {mathsf {2Er_{2}O_{3}+Er_{2}S_{3} xrightarrow {t} 3Er_{2}O_{2}S}}}

• Проявляет основные свойства. К примеру, растворяется в растворах кислот с образованием ионов [Er(H2O)9]3+.

• Может быть восстановлен до металлического эрбия кальцием при температуре выше 800 °C:

E r 2 O 3 + 3 C a   → > 800 o C   2 E r + 3 C a O {displaystyle {mathsf {Er_{2}O_{3}+3Ca xrightarrow {>800^{o}C} 2Er+3CaO}}}

• При восстановлении углеродом в атмосфере азота образует нитрид:

E r 2 O 3 + 3 C + N 2   → 1000 o C   2 E r N + 3 C O ↑ {displaystyle {mathsf {Er_{2}O_{3}+3C+N_{2} xrightarrow {1000^{o}C} 2ErN+3COuparrow }}}

Применение

Оксид эрбия(III) - компонент спец. керамик, люминофоров, лазерных стёкол. Его добавляют в шихту для придания стёклам розовой окраски, а также в искусственные поделочные ювелирные камни, к примеру фианиты, для той же цели.

Является одним из исходных веществ для получения комплексных соединений эрбия, так как его триоксид способен взаимодействовать с различными лигандами.