Cloruro neodimico: differenze tra le versioni

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:<chem> NdCl3 + 3 HF -> NdF3 + 3 HCl </chem>
:<chem> NdCl3 + 3 HF -> NdF3 + 3 HCl </chem>

== Preparazione ==

NdCl<sub>3</sub> è prodotto da minerali monazite e bastnäsite. La sintesi è complessa a causa della bassa abbondanza di neodimio nella crosta terrestre (38 mg/kg) e della difficoltà di separare il neodimio da altri lantanidi. Il processo è tuttavia più facile per il neodimio che per altri lantanidi a causa del suo contenuto relativamente elevato nel minerale - fino al 16% in peso, che è il terzo più alto dopo [[cerio]] e [[lantanio]].<ref name=history>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=j-Xu07p3cKwC| pages= 268–270|title = Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements| author =John Emsley| publisher= Oxford University Press| year = 2003| isbn = 0-19-850340-7}}</ref>

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Questo processo normalmente produce Nd2O3; l'ossido è difficile da convertire direttamente in neodimio elementare, che è spesso l'obiettivo dell'intera procedura tecnologica. Pertanto, l'ossido viene trattato con acido cloridrico e cloruro di ammonio per produrre l'NdCl3 meno stabile:<ref name=patnaik/>

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L'NdCl<sub>3</sub> così prodotto assorbe rapidamente l'acqua e si converte in NdCl<sub>3</sub> · 6H<sub>2</sub>O idrato, che è stabile per lo stoccaggio e può essere riconvertito in NdCl<sub>3</sub> quando necessario. Il semplice riscaldamento rapido dell'idrato non è pratico a tale scopo perché provoca idrolisi con conseguente produzione di Nd<sub>2</sub>O<sub>3</sub>. <ref name=cat>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=xX9mYOp2HFYC&pg=PA15|page=15|title=Neodymium based Ziegler catalysts| author=O. Nuyken, R. Anwander|publisher=Springer|year= 2006|isbn=3-540-34809-3}}</ref> Pertanto, NdCl<sub>3</sub> anidro viene preparato per disidratazione dell'idrato riscaldando lentamente a 400 °C con 4-6 equivalenti di [[cloruro di ammonio]] sotto vuoto elevato o riscaldando con un eccesso di [[cloruro di tionile]] per diverse ore. <ref name=r1/><ref>{{cite journal|author= M. D. Taylor, P. C. Carter | journal=J. Inorg. Nucl. Chem.|volume=24 | page=387| year=1962|doi= 10.1016/0022-1902(62)80034-7|title= Preparation of anhydrous lanthanide halides, especially iodides|issue= 4}}</ref><ref>{{cite journal|author= J. Kutscher, A. Schneider| journal=Inorg. Nucl. Chem. Lett.|volume=7| page=815 | year=1971|doi= 10.1016/0020-1650(71)80253-2|title= Notiz zur Präparation von wasserfreien Lanthaniden-Haloge-niden, Insbesondere von Jodiden|issue= 9}}</ref><ref>{{cite journal|author= J. H. Freeman, M. L. Smith| journal=J. Inorg. Nucl. Chem.|title=The preparation of anhydrous inorganic chlorides by dehydration with thionyl chloride |volume=7| page= 224 | year=1958|doi=10.1016/0022-1902(58)80073-1|issue= 3}}</ref>In alternativa, l'NdCl<sub>3</sub> può essere preparato facendo reagire il metallo al neodimio con [[acido cloridrico]] o [[cloro]], sebbene questo metodo non sia economico a causa del prezzo relativamente elevato del metallo e viene utilizzato solo a scopo di ricerca. Dopo la preparazione, viene solitamente purificato mediante sublimazione ad alta temperatura sotto vuoto spinto.<ref name=r1/><ref>{{cite journal|author= L. F. Druding, J. D. Corbett| journal=J. Am. Chem. Soc.|volume=83| page=2462 | year=1961|doi= 10.1021/ja01472a010|title=Lower Oxidation States of the Lanthanides. Neodymium(II) Chloride and Iodide|issue= 11}}</ref><ref>{{cite journal|author= J. D. Corbett|title=Reduced Halides of the Rare Earth Elements.|journal=Rev. Chim. Minerale|volume=10| page=239|year=1973}}</ref>


== Note ==
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Cloruro neodimico
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolareNdCl3
Massa molecolare (u)250.598
Aspettosolido color malva igroscopico
Numero CAS10024-93-8
Numero EINECS233-031-5
PubChem66204
SMILES
Cl[Nd](Cl)Cl
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)4.13 g/cm3 (2.282 idrato))
Solubilità in acqua0.967 kg/L a 13 °C
Temperatura di fusione758 °C
Temperatura di ebollizione1600 °C
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
irritante
attenzione
Frasi H315 - 319 - 335
Consigli P261 - 305+351+338 [1]
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Il cloruro neodimico, detto anche cloruro di neodimio (III) o neodimio tricloruro, il sale di neodimio dell'acido cloridrico. Questo composto, in forma anidra, è un solido color malva che assorbe rapidamente l'acqua mediante esposizione all'aria per formare un esaidrato di colore viola, NdCl3 · 6H2O. Il cloruro di neodimio (III) è prodotto da minerali monazite e bastnäsite usando un complesso processo di estrazione multistadio. Ha diverse importanti applicazioni come sostanza chimica intermedia per la produzione di laser al neodimio e laser a base di neodimio e fibre ottiche. Altre applicazioni includono un catalizzatore nella sintesi organica e nella decomposizione della contaminazione delle acque reflue, protezione dalla corrosione dell'alluminio e delle sue leghe e etichettatura fluorescente di molecole organiche (DNA).

Struttura

Solido

NdCl3 anidro presenta il neodimio in una geometria prismatica trigonale a nove coordinate e si cristallizza con la struttura UCl3. Questa struttura esagonale è comune per molti lantanidi e attinidi alogenati come LaCl3, LaBr3, SmCl3, PrCl3, EuCl3, CeCl3, CeBr3, GdCl3, AmCl3 e TbCl3 ma non per YbCl3 e LuCl3.[2]

Soluzione

La struttura del cloruro di neodimio (III) nella soluzione dipende in modo cruciale dal solvente: in acqua, le specie principali sono Nd(H2O)83+ e questa situazione è comune per la maggior parte dei cloruri e bromuri di terre rare. Nel metanolo, le specie sono NdCl2(CH3OH)6+ e nell'acido cloridrico NdCl(H2O)72+. La coordinazione del neodimio è ottaedrica in tutti i casi, ma la struttura del ligando è diversa.[3]

Proprietà

NdCl3 è un solido paramagnetico morbido, che diventa ferromagnetico a una temperatura molto bassa di 0,5 K.[4] La sua conduttività elettrica è di circa 240 S/m e la capacità termica è ~ 100 J/(mol · K).[5] NdCl3 è facilmente solubile in acqua ed etanolo, ma non in cloroformio o etere. La riduzione di NdCl3 con metallo a temperature superiori a 650 °C produce NdCl2:[6]

Il riscaldamento di NdCl3 con vapori d'acqua o silice produce ossicloruro di neodimio:

La reazione di NdCl3 con acido solfidrico a circa 1100 °C produce solfuro di neodimio:

Le reazioni con ammoniaca e fosfina ad alte temperature producono rispettivamente nitruro di neodimio e fosfuro:

Considerando che l'aggiunta di acido fluoridrico produce fluoruro di neodimio:

Preparazione

NdCl3 è prodotto da minerali monazite e bastnäsite. La sintesi è complessa a causa della bassa abbondanza di neodimio nella crosta terrestre (38 mg/kg) e della difficoltà di separare il neodimio da altri lantanidi. Il processo è tuttavia più facile per il neodimio che per altri lantanidi a causa del suo contenuto relativamente elevato nel minerale - fino al 16% in peso, che è il terzo più alto dopo cerio e lantanio.[7]

Il minerale frantumato viene trattato con acido solforico concentrato caldo per produrre solfati idrosolubili di terre rare. I filtrati acidi sono parzialmente neutralizzati con idrossido di sodio a pH 3-4. Il torio precipita dalla soluzione sotto forma di idrossido e viene rimosso. Successivamente la soluzione viene trattata con ossalato di ammonio per convertire le terre rare nei loro ossalati insolubili. Gli ossalati vengono convertiti in ossidi mediante ricottura. Gli ossidi vengono disciolti in acido nitrico che esclude i componenti principali, il cerio, il cui ossido è insolubile in HNO3. L'ossido di neodimio è separato dagli altri ossidi di terre rare per scambio ionico. In questo processo, gli ioni delle terre rare vengono assorbiti su resina adatta mediante scambio ionico con idrogeno, ammonio o ioni rameici presenti nella resina. Gli ioni di terre rare vengono quindi selettivamente eliminati da un idoneo agente complessante, come citrato di ammonio o nitrilotracetato.[8]

Questo processo normalmente produce Nd2O3; l'ossido è difficile da convertire direttamente in neodimio elementare, che è spesso l'obiettivo dell'intera procedura tecnologica. Pertanto, l'ossido viene trattato con acido cloridrico e cloruro di ammonio per produrre l'NdCl3 meno stabile:[8]

L'NdCl3 così prodotto assorbe rapidamente l'acqua e si converte in NdCl3 · 6H2O idrato, che è stabile per lo stoccaggio e può essere riconvertito in NdCl3 quando necessario. Il semplice riscaldamento rapido dell'idrato non è pratico a tale scopo perché provoca idrolisi con conseguente produzione di Nd2O3. [9] Pertanto, NdCl3 anidro viene preparato per disidratazione dell'idrato riscaldando lentamente a 400 °C con 4-6 equivalenti di cloruro di ammonio sotto vuoto elevato o riscaldando con un eccesso di cloruro di tionile per diverse ore. [2][10][11][12]In alternativa, l'NdCl3 può essere preparato facendo reagire il metallo al neodimio con acido cloridrico o cloro, sebbene questo metodo non sia economico a causa del prezzo relativamente elevato del metallo e viene utilizzato solo a scopo di ricerca. Dopo la preparazione, viene solitamente purificato mediante sublimazione ad alta temperatura sotto vuoto spinto.[2][13][14]

Note

  1. ^ Sigma Aldrich; rev. del 20.09.2012, riferita al sale esaiderato
  2. ^ a b c F. T. Edelmann, P. Poremba, Synthetic Methods of Organometallic and Inorganic Chemistry Vol. 6, a cura di W. A. Herrmann, Stuttgart, Georg Thieme Verlag, 1997.
  3. ^ Steele, Marcus L., Solvent effects on the coordination of neodymium(3+) ions in concentrated neodymium trichloride solutions, in Inorganic Chemistry, vol. 16, n. 5, 1977, p. 1225, DOI:10.1021/ic50171a050.
  4. ^ Skjeltorp, A, Analysis of magnetothermal parameters in NdCl3, in Physica B+C, vol. 86-88, 1977, pp. 1295–1297, DOI:10.1016/0378-4363(77)90888-9.
  5. ^ R. T. Carlin, Molten Salts, The Electrochemical Society, 1996, p. 447, ISBN 1-56677-159-5.
  6. ^ Gerd Meyer, Lester R. Morss, Synthesis of lanthanide and actinide compounds, Springer, 1991, p. 161, ISBN 0-7923-1018-7.
  7. ^ John Emsley, Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements, Oxford University Press, 2003, pp. 268–270, ISBN 0-19-850340-7.
  8. ^ a b Pradyot Patnaik, Handbook of Inorganic Chemical Compounds, McGraw-Hill, 2003, pp. 444–446, ISBN 0-07-049439-8. URL consultato il 6 giugno 2009.
  9. ^ O. Nuyken, R. Anwander, Neodymium based Ziegler catalysts, Springer, 2006, p. 15, ISBN 3-540-34809-3.
  10. ^ M. D. Taylor, P. C. Carter, Preparation of anhydrous lanthanide halides, especially iodides, in J. Inorg. Nucl. Chem., vol. 24, n. 4, 1962, DOI:10.1016/0022-1902(62)80034-7.
  11. ^ J. Kutscher, A. Schneider, Notiz zur Präparation von wasserfreien Lanthaniden-Haloge-niden, Insbesondere von Jodiden, in Inorg. Nucl. Chem. Lett., vol. 7, n. 9, 1971, DOI:10.1016/0020-1650(71)80253-2.
  12. ^ J. H. Freeman, M. L. Smith, The preparation of anhydrous inorganic chlorides by dehydration with thionyl chloride, in J. Inorg. Nucl. Chem., vol. 7, n. 3, 1958, DOI:10.1016/0022-1902(58)80073-1.
  13. ^ L. F. Druding, J. D. Corbett, Lower Oxidation States of the Lanthanides. Neodymium(II) Chloride and Iodide, in J. Am. Chem. Soc., vol. 83, n. 11, 1961, DOI:10.1021/ja01472a010.
  14. ^ J. D. Corbett, Reduced Halides of the Rare Earth Elements., in Rev. Chim. Minerale, vol. 10, 1973.

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