Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Рутений(III) хлориді – формуласы RuCl3 болатын химиялық қосылыс. "Рутений(III) хлориді" дегенде көбінесе RuCl3·xH2O гидраты түсініледі. Сусыз және гидратталған түрлерінің екеуі де қара қоңыр немесе қара түсті қатты заттар болып табылады. Кристалдану суының мөлшері әртүрлі болатын гидрат, көбінесе тригидратқа жуық, рутений химиясында кеңінен қолданылатын бастапқы материал болып табылады.
Ruthenium(III) chloride is the chemical compound with the formula RuCl3. "Ruthenium(III) chloride" more commonly refers to the hydrate RuCl3·xH2O. Both the anhydrous and hydrated species are dark brown or black solids. The hydrate, with a varying proportion of water of crystallization, often approximating to a trihydrate, is a commonly used starting material in ruthenium chemistry.
Дайындалуы және қасиеттері
Сусыз рутений(III) хлориді әдетте рутений ұнтағын металлмен хлормен қыздыру арқылы дайындалады. Алғашқы синтезде хлорлау көміртек моноксидінің қатысуымен жүргізілді, өнім газ ағысымен шығарылып, салқындағанда кристалданады. RuCl3-тің екі полиморфты түрі белгілі. Қара α түрі 346 пм-ге дейін созылған Ru-Ru байланыстарымен CrCl3 типті құрылымды қабылдайды. Бұл полиморфтың құрамында Cl- аниондарымен қоршалған сегіз қырлы торлы Ru3+ ұялары бар. Рутений катиондары магниттік қасиетке ие, олар төмен спинді J~1/2 негізгі күйде, L=1 таза бұрыштық импульспен орналасқан. α RuCl3 қабаттары әлсіз Ван-дер-Ваальс күштерімен бір-бірінің үстіне жиналады. Оларды скотч таспасымен жарып, моноқабаттар жасауға болады. Қара қоңыр, тұрақсыз β түрі гексагонды жасушада кристалданады; бұл түрі 283 пм Ru-Ru байланыстары бар, бетін бөлісетін октаэдрлердің шексіз тізбектерінен тұрады, бұл құрылымы цирконий трихлоридіне ұқсас. β түрі 450–600 °C температурада α түріне қайтымсыз айналады. β түрі диамагниттік, ал α RuCl3 бөлме температурасында парамагниттік. RuCl3 буы жоғары температурада элементтерге ыдырайды; 750 °C (1020 K) температурадағы энталпия өзгерісі, ΔdissH1020 +240 кДж/моль деп есептелген.
Anhydrous ruthenium(III) chloride is usually prepared by heating powdered ruthenium metal with chlorine. In the original synthesis, the chlorination was conducted in the presence of carbon monoxide, the product being carried by the gas stream and crystallising upon cooling. Two polymorphs of RuCl3 are known. The black α form adopts the CrCl3 type structure with long Ru Ru contacts of 346 pm. This polymorph has honeycomb layers of Ru3+ which are surrounded with an octahedral cage of Cl− anions. The ruthenium cations are magnetic residing in a low spin J~1/2 ground state with net angular momentum L=1. Layers of α RuCl3 are stacked on top of each other with weak Van der Waals forces. These can be cleaved to form mono layers using scotch tape. The dark brown metastable β form crystallizes in a hexagonal cell; this form consists of infinite chains of face sharing octahedra with Ru Ru contacts of 283 pm, similar to the structure of zirconium trichloride. The β form is irreversibly converted to the α form at 450–600 °C. The β form is diamagnetic, whereas α RuCl3 is paramagnetic at room temperature. RuCl3 vapour decomposes into the elements at high temperatures ; the enthalpy change at 750 °C (1020 K), ΔdissH1020 has been estimated as +240 kJ/mol.
Қатты күй физикасы
α RuCl3 нейтронды шашырату арқылы ерекше магниттік спектр анықталғанда, және магнит өрісіне түсірілгенде термиялық тасымалдау хиральды Майорана фермиондарын көрсеткенде, Китаев кванттық спин сұйық күйіне үміткер ретінде ұсынылды.
α RuCl3 was proposed as a candidate for a Kitaev quantum spin liquid state when neutron scattering revealed an unusual magnetic spectrum, and thermal transport revealed chiral Majorana Fermions when subject to a magnetic field.
Рутенийдің ең көп қолжетімді қосылысы ретінде RuCl3·xH2O көптеген жүздеген химиялық қосылыстардың бастапқы материалы болып табылады. Рутений кешендерінің, хлоридтерінің және басқа да қосылыстарының ерекше қасиеті – бірнеше тотығу күйінің болуы, олардың кейбіреуі кинетикалық тұрақтылыққа ие. Барлық екінші және үшінші қатардағы өтпелі металдар тек төмен спинді кешендерді ғана құрайды, ал рутений көршілес тотығу күйлерінің тұрақтылығымен ерекшеленеді, әсіресе Ru(II), Ru(III) (негізгі RuCl3·xH2O сияқты) және Ru(IV).
As the most commonly available ruthenium compound, RuCl3·xH2O is the precursor to many hundreds of chemical compounds. The noteworthy property of ruthenium complexes, chlorides and otherwise, is the existence of more than one oxidation state, several of which are kinetically inert. All second and third row transition metals form exclusively low spin complexes, whereas ruthenium is special in the stability of adjacent oxidation states, especially Ru(II), Ru(III) (as in the parent RuCl3·xH2O) and Ru(IV).
Көміртек тотығы туындылары
RuCl3(H2O)x көміртек моноксидімен қалыпты жағдайларда әрекеттеседі. Ал темір хлоридтері CO-мен реакцияға түспейді. CO қызыл қоңыр трихлоридті сарғыш Ru(II) түрлеріне дейін тотықсыздандырады. Нақтырақ айтқанда, RuCl3(H2O)x этанол ерітіндісін 1 атм CO-ға ұшырату, нақты жағдайларға байланысты, [Ru2Cl4(CO)4], [Ru2Cl4(CO)4]2− және [RuCl3(CO)3]− береді. Мұндай ерітінділерге лигандтарды (L) қосу RuClCO L қосылыстарын тудырады (L = PR3). Бұл карбонилденген ерітінділерді Zn-мен тотықсыздандыру нәтижесінде қызғылт сары түсті үшбұрышты кластер Ru3(CO)12 алынады. 3RuCl3·xH2O + 4.5Zn + 12CO (жоғары қысым) → Ru3(CO)12 + 3xH2O + 4.5ZnCl2
RuCl3(H2O)x reacts with carbon monoxide under mild conditions. In contrast, iron chlorides do not react with CO. CO reduces the red brown trichloride to yellowish Ru(II) species. Specifically, exposure of an ethanol solution of RuCl3(H2O)x to 1 atm of CO gives, depending on the specific conditions, [Ru2Cl4(CO)4], [Ru2Cl4(CO)4]2−, and [RuCl3(CO)3]−. Addition of ligands (L) to such solutions gives Ru Cl CO L compounds (L = PR3). Reduction of these carbonylated solutions with Zn affords the orange triangular cluster
Ru3(CO)12. 3RuCl3·xH2O + 4.5Zn + 12CO (high pressure) → Ru3(CO)12 + 3xH2O + 4.5ZnCl2