Оксалат гадолиния Gd(CO)10HO: декагидрат оксалата гадолиния(III)
Декагидрат оксалата гадолиния(III) — координационное соединение состава Gd(CO)10HO, в котором три оксалатных лиганда связаны с двумя ионами Gd, а десять молекул кристаллизационной воды входят в кристаллическую решётку. Молярная масса соединения — 758,55 г/моль, содержание GdO после прокаливания — 46,3–46,7 %. Вещество относится к классу редкоземельных оксалатов, плохо растворимо в воде (ПР 10), разлагается при нагреве с выделением CO и CO.
Физико-химические характеристики
Кристаллический порошок белого цвета, моноклинная сингония. При ступенчатом нагреве теряет воду в интервале 80–220 C, при 600–800 C превращается в оксид GdO. Устойчив в слабокислых средах, растворяется в минеральных кислотах с образованием оксалатных комплексов. Парамагнитен, эффективный магнитный момент иона Gd — 7,94 B.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Примесь | Норма |
|---|---|---|---|---|
| Содержание GdO | 46,3–46,7 % | гравиметрия | TbO | 0,001 % |
| Потери при прокаливании | 53,0–54,0 % | ППП при 900 C | FeO | 0,0005 % |
| Влажность (остаточная) | 0,5 % | термогравиметрия | CaO | 0,005 % |
| Дисперсность D | 3–8 мкм | лазерная дифракция | SiO | 0,002 % |
| Чистота по РЗЭ | 99,99 % (4N) | ICP-MS | SmO | 0,0005 % |
Марки и формы поставки
- Gd(CO)10HO, квалификация 4N (99,99 %) — для люминофоров и оптических стёкол.
- Gd(CO)10HO, квалификация 5N (99,999 %) — для синтеза монокристаллов GdGaO (GGG).
- Оксалат гадолиния безводный Gd(CO) — прекурсор для плазменного напыления.
- Паста на основе оксалата гадолиния — для трафаретной печати толстоплёночных поглотителей.
- Суспензия в изопропаноле — для золь-гель нанесения покрытий.
Технологические применения
Основное применение декагидрата оксалата гадолиния — прекурсор в синтезе оксидных материалов. Термическое разложение при 700–900 C в атмосфере воздуха даёт реакционноспособный GdO с удельной поверхностью 15–40 м/г, используемый для спекания керамики GdOS:Tb (рентгеновские сцинтилляторы) и GdAlGaO (подложки СВЧ-фильтров).
В ядерной технике соединение служит исходным компонентом для получения гадолинийсодержащих поглотителей нейтронов: таблеток GdO для ТВЭЛов реакторов типа ВВЭР, выгорающих поглотителей в стержнях СУЗ. Сечение захвата тепловых нейтронов изотопа Gd — 254 000 барн.
В производстве магнитооптических материалов оксалат осаждают совместно с солями железа и иттрия для получения гранатовых плёнок YFeO:Gd методом жидкофазной эпитаксии. В стекловарении соединение вводят в шихту для получения парамагнитных стёкол с высоким показателем преломления (n > 1,8).
Условия хранения и обращения
Хранят в герметичной таре из полиэтилена или стекла в сухом помещении при 5–25 C и относительной влажности не выше 60 %. При длительном контакте с воздухом возможна частичная дегидратация до тригидрата. Несовместим с сильными окислителями и концентрированными щелочами. При работе используют вытяжную вентиляцию и средства защиты органов дыхания (респиратор класса FFP2).
Вопросы и ответы
При какой температуре разлагается Gd(CO)10HO?
Потеря кристаллизационной воды происходит в интервале 80–220 C, разложение оксалатной группы с образованием GdO завершается при 700–800 C в окислительной атмосфере.
Какой выход GdO даёт прокаливание декагидрата?
Теоретический выход оксида гадолиния составляет 46,3–46,7 % от массы исходного оксалата; фактический выход зависит от полноты прокаливания и чистоты партии.
Растворяется ли оксалат гадолиния в воде?
Практически нерастворим: произведение растворимости порядка 10. Для перевода в раствор применяют азотную или соляную кислоту с последующим комплексообразованием.
Для чего используют оксалат гадолиния в ядерной энергетике?
Как прекурсор для получения GdO — выгорающего поглотителя нейтронов в тепловыделяющих сборках реакторов ВВЭР и PWR, а также для изготовления стержней СУЗ.
