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鋱化合物

镧系金属鋱形成的化合物

鋱化合物是鑭系金屬鋱（元素符號：Tb）形成的化合物，在這些化合物中，鋱一般顯+3價，如TbCl3、Tb(NO3)3等；+4價的鋱化合物如TbO2、BaTbF6也是已知的。[1]

鋱化合物被365 nm的紫外光激發，發出綠光。

三價鋱離子在水溶液中一般是無色的，它在溶液或晶體中被一定波長的紫外光（如254 nm或365 nm）照射時，會發出綠色的熒光。這一性質產生了光學等領域的應用。[2]

氧族元素化合物 編輯

鋱有多種氧化物，最易得到的是七氧化四鋱，氫氧化物[3]、草酸鹽[4]、對氨基苯甲酸鹽[5]等鋱化合物的熱分解均會產生七氧化四鋱，由於該氧化物同時含有三價鋱和具有氧化性的四價鋱，如和硝酸反應產生硝酸鋱並放出氧氣：[3]

2 Tb4O7 + 24 HNO3 → 8 Tb(NO3)3 + 12 H2O + O2↑

它在乙酸和鹽酸的混合物中回流，可以分離出三價鋱和四價鋱：[6]

Tb4O7 + 6 HCl → 2 TbO2 + 2 TbCl3 + 3 H2O

它與二氰二胺在高溫下反應，可以得到Tb2O2CN2。[7]

鋱的另一種常見氧化物是三氧化二鋱，它由七氧化四鋱在1300 °C由氫氣還原製得。[8]在摻雜鈣後形成p型半導體。[9]二氧化鋱可由稀鹽酸處理七氧化四鋱製得，[10]其水合物TbO2·xH2O可由過硫酸鉀在硝酸銀的存在下氧化氫氧化鋱得到。[11]二氧化鋱可以和二氧化鐠形成混晶。[12]

三硫化二鋱是鋱的硫化物之一，可由相應的單質按化學計量比反應得到，[13]也能由七氧化四鋱在高溫下與二硫化碳和硫化氫反應製得。[14]它和氫氟酸溶液反應得到三氟化鋱半水合物。[14]三硒化二鋱可由鋱的多硒化物TbSe1.9和金屬鋱反應得到，它可以形成黑色的針狀晶體，具有U2S3結構，空間群為Pnma。[15]

鹵化物及鹵配合物 編輯

鋱可以形成TbX3（X=F, Cl, Br, I）四種鹵化物，除氟化物外均易溶於水，在水中是強電解質。無水鹵化鋱可由氧化物或鹵化物的水合物反應製得：[16]

Tb2O3 + 6 NH4Cl → 2 TbCl3 + 3 H2O + 6 NH3↑
TbCl3·6H2O + 6 SOCl2 → TbCl3 + 6 SO2↑ + 12 HCl↑

四氟化鋱是四價鋱唯一可以形成的鹵化物，具有強氧化性。它可由三氯化鋱或三氟化鋱和氟氣在320 °C下反應得到：[17]

2 TbF3 + F2 → 2 TbF4

將TbF4和CsF按化學計量比混合，於氟氣氣氛中加熱，可以得到CsTbF5。它是正交晶系晶體，空間群Cmca，具有層狀結構，由[TbF8]4−和十一配位的Cs+構成。[18]化合物BaTbF6可由類似方法製得，它是正交晶系晶體，空間群Cmma，同樣存在着[TbF8]4−。[19]

含氧酸鹽 編輯

 
 
硫酸鋱（Tb2(SO4)3）是無色晶體（左圖），在紫外光的照射下發出綠色熒光。
乙酸鋱和碳酸銫反應，生成鋱的鹼式碳酸鹽沉澱，該沉澱和過量的碳酸銫反應，又再次溶解。反應中照射了365 nm波長的紫外光，有鋱的特徵綠光。

硫酸鋱可由七氧化四鋱和濃硫酸反應得到，它在水中可以結晶出無色的八水合物晶體，與相應的鐠化合物同構。[20]加熱八水合物可以得到無水物，無水物再次水合時發生放熱反應。[21]

硝酸鋱可由三氧化二鋱和硝酸反應並結晶得到，晶體用45~55%硫酸乾燥，可以得到六水合物。[22]加熱水合物只能得到鹼式鹽TbONO3，其無水物可以通過三氧化二鋱和四氧化二氮反應得到。[23]磷酸鋱可由磷酸氫二銨和硝酸鋱反應得到，反應產生六方晶系的一水合物，它在355 nm波長的激發下可以發出鋱的特徵綠光（543 nm）。[24]砷酸鋱在77 K是正交晶系（空間群Fddd）的晶體，在27.7 K時發生相變，轉變為四方晶系（空間群I41/amd）的晶體[25]，它在1.5 K以下是一種具有誘導磁矩的伊辛鐵磁體。[26]鋱的銻酸鹽TbSbO4也是已知的。[27]

碳酸鋱可由氯化鋱和飽和二氧化碳的碳酸氫鈉溶液反應得到，產物也需用飽和二氧化碳的水來洗滌。[28]鍺酸鹽TbIII13(GeO4)6O7(OH)和K2TbIVGe2O7可以在高溫高壓下合成得到，它們分別為三方和單斜晶系的無色晶體。[29]

鋱的硼酸鹽可由七氧化四鋱和硼酸反應得到：

2 Tb4O7 + 8 H3BO3 → 8 TbBO3 + 12 H2O + O2↑

其六方相的單晶可以通過熔融提拉法獲得；它還能形成一種三斜晶系的固體，可以通過溶膠-凝膠法得到。[30]複合硼酸鹽TbFe3(BO3)4和TbAl3(BO3)4也可以用類似的方法得到。[31][32]三氧化二鋱、氯化鋱和氧化硼在氯化銫熔體中反應，可以得到氧氯化物硼酸鹽Tb4O4Cl(BO3)，它是單斜晶系晶體，空間群P21/n。[33]鋁酸鹽Tb3Al5O12[34]與鎵酸鹽Tb3Ga5O12[35]都可用作磁光材料。

 
一種Tb-MOF在280 nm紫外光激發下的發光，光譜中有着Tb3+的特徵峰。[36]

應用 編輯

三價鋱的化合物在激發下可以發出綠光，如氧化鋱可用於顯像管電視中。[37]此外，鋱化合物還有其它應用，例如TbFe2基化合物可用於磁致伸縮材料，[38]介電質Tb3Ga5O12可用作磁光材料[39]，加替沙星鋱可用作藥物。[40]

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參考書籍 編輯

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