Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Неодима(III) хлорид, или трихлорид неодима, — химическое соединение неодима и хлора с формулой NdCl3. Это безводное соединение представляет собой твёрдое вещество лилового цвета, которое быстро поглощает воду на воздухе, образуя фиолетовый гексагидрат NdCl3·6H2O. Неодима(III) хлорид получают из минералов монацита и бастназита с использованием сложного многостадийного процесса экстракции. Хлорид имеет несколько важных применений в качестве промежуточного химического вещества для производства неодимового металла, неодимовых лазеров и оптических волокон. Другие области применения включают использование в качестве катализатора в органическом синтезе, для разложения загрязнений сточных вод, защиты алюминия и его сплавов от коррозии, а также для флуоресцентной маркировки органических молекул (ДНК).
Neodymium(III) chloride or neodymium trichloride is a chemical compound of neodymium and chlorine with the formula NdCl3. This anhydrous compound is a mauve colored solid that rapidly absorbs water on exposure to air to form a purple colored hexahydrate, NdCl3·6H2O. Neodymium(III) chloride is produced from minerals monazite and bastnäsite using a complex multistage extraction process. The chloride has several important applications as an intermediate chemical for production of neodymium metal and neodymium based lasers and optical fibers. Other applications include a catalyst in organic synthesis and in decomposition of waste water contamination, corrosion protection of aluminium and its alloys, and fluorescent labeling of organic molecules (DNA).
Внешний вид
NdCl3 — это матово-лиловое гигроскопичное твердое вещество, цвет которого меняется на пурпурный при поглощении влаги из воздуха. Образующийся гидрат, как и многие другие соли неодима, обладает интересным свойством: он выглядит разными цветами под флуоресцентным светом. В случае хлорида, он приобретает светло-желтый оттенок (см. рисунок).
NdCl3 is a mauve colored hygroscopic solid whose color changes to purple upon absorption of atmospheric water. The resulting hydrate, like many other neodymium salts, has the interesting property that it appears different colors under fluorescent light In the chloride's case, light yellow (see picture).
Твердое вещество
Безводный NdCl3 характеризуется девятикоординатной тригонально-призматической геометрией с тригональным колпаком для иона Nd и кристаллизуется в структуре UCl3. Эта гексагональная структура типична для многих галогенидов лантаноидов и актиноидов, таких как LaCl3, LaBr3, SmCl3, PrCl3, EuCl3, CeCl3, CeBr3, GdCl3, AmCl3 и TbCl3, но не для YbCl3 и LuCl3.
The anhydrous NdCl3 features Nd in a nine coordinate tricapped trigonal prismatic geometry and crystallizes with the UCl3 structure. This hexagonal structure is common for many halogenated lanthanides and actinides such as LaCl3, LaBr3, SmCl3, PrCl3, EuCl3, CeCl3, CeBr3, GdCl3, AmCl3 and TbCl3 but not for YbCl3 and LuCl3.
Решение
Структура хлорида неодима(III) в растворе существенно зависит от растворителя: в воде основными формами являются Nd(H2O)83+, и это характерно для большинства хлоридов и бромидов редкоземельных элементов. В метаноле присутствуют NdCl2(CH3OH)6+, а в соляной кислоте – NdCl(H2O)72+. Координация неодима во всех случаях октаэдрическая (восьмикоординатная), однако структура лигандов различна.
The structure of neodymium(III) chloride in solution crucially depends on the solvent: In water, the major species are Nd(H2O)83+, and this situation is common for most rare earth chlorides and bromides. In methanol, the species are NdCl2(CH3OH)6+ and in hydrochloric acid NdCl(H2O)72+. The coordination of neodymium is octahedral (8 fold) in all cases, but the ligand structure is different.
Защита от коррозии
Разрабатываются и другие применения. Например, было сообщено, что нанесение покрытия на алюминий или различные алюминиевые сплавы создает высококоррозионностойкую поверхность, которая выдержала погружение в концентрированный водный раствор NaCl в течение двух месяцев без признаков точечной коррозии. Покрытие получают либо погружением в водный раствор NdCl3 на неделю, либо электролитическим осаждением из того же раствора. По сравнению с традиционными ингибиторами коррозии на основе хрома, NdCl3 и другие соли редкоземельных металлов являются экологически безопасными и значительно менее токсичными для людей и животных. Защитное действие NdCl3 на алюминиевые сплавы основано на образовании нерастворимого гидроксида неодима. Поскольку NdCl3 является хлоридом, он сам по себе является коррозионным агентом и иногда используется для проведения испытаний на коррозионную стойкость керамики.
Other applications are being developed. For example, it was reported that coating of aluminium or various aluminium alloys produces very corrosion resistance surface, which then resisted immersion into concentrated aqueous solution of NaCl for two months without sign of pitting. The coating is produced either by immersion into aqueous solution of NdCl3 for a week or by electrolytic deposition using the same solution. In comparison with traditional chromium based corrosion inhibitors, NdCl3 and other rare earth salts are environment friendly and much less toxic to humans and animals. The protective action of NdCl3 on aluminium alloys is based on formation of insoluble neodymium hydroxide. Being a chloride, NdCl3 itself is a corrosive agent, which is sometimes used for corrosion testing of ceramics.
Маркировка органических молекул
Лантаниды, включая неодим, известны своей яркой люминесценцией и поэтому широко используются в качестве флуоресцентных меток. В частности, NdCl3 внедряли в органические молекулы, такие как ДНК, что позволяло легко отслеживать их с помощью флуоресцентного микроскопа в ходе различных физических и химических реакций.
Lanthanides, including neodymium are famous for their bright luminescence and therefore are widely used as fluorescent labels. In particular, NdCl3 has been incorporated into organic molecules, such as DNA, which could be then easily traced using a fluorescence microscope during various physical and chemical reactions.
Вопросы здравоохранения
Хлорид неодима(III) не проявляет токсичности для человека и животных (приблизительно как поваренная соль). LD50 (доза, при которой наблюдается 50% смертности) для животных составляет около 3,7 г на 1 кг массы тела (мышь, перорально), 0,15 г/кг (кролик, внутривенно). При контакте с 500 мг в течение 24 часов наблюдается слабое раздражение кожи (тест Драйза на кроликах). Вещества с LD50 выше 2 г/кг считаются нетоксичными.
Neodymium(III) chloride does not seem toxic to humans and animals (approximately similar to table salt). The LD50 (dose at which there is 50% mortality) for animals is about 3.7 g per kg of body weight (mouse, oral), 0.15 g/kg (rabbit, intravenous injection). Mild irritation of skin occurs upon exposure with 500 mg during 24 hrs (Draize test on rabbits). Substances with LD50 above 2 g/kg are considered non toxic.