El óxido de praseodimio (III, IV) es el compuesto inorgánico de fórmula Pr 6 O 11 que es insoluble en agua. [2] Tiene una estructura cúbica de fluorita . [3] Es la forma más estable de óxido de praseodimio a temperatura y presión ambientales . [4]
Nombres | |
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Nombre IUPAC Óxido de praseodimio (III, IV) | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
Tarjeta de información ECHA | 100.031.676 ![]() |
Número CE |
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PubChem CID | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
Pr 6 O 11 | |
Masa molar | 1021,44 g / mol |
Apariencia | polvo marrón oscuro |
Densidad | 6,5 g / ml |
Punto de fusion | 2.183 ° C (3.961 ° F; 2.456 K). [1] |
Punto de ebullición | 3.760 ° C (6.800 ° F; 4.030 K) [1] |
Peligros | |
Pictogramas GHS | ![]() |
Palabra de señal GHS | Advertencia |
H315 , H319 , H335 | |
P261 , P305 + 351 + 338 | |
Dosis o concentración letal (LD, LC): | |
LD 50 ( dosis media ) | 5000 mg · kg −1 Rata oral |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
Referencias de Infobox | |
Propiedades y estructura
Pr 6 O 11 adopta una estructura de cristal de fluorita cúbica , medida por métodos XRD , TEM y SEM . [3] [5] Puede considerarse una forma de óxido de praseodimio (IV) (PrO 2 ) con deficiencia de oxígeno , con los iones Pr en un estado de valencia mixto Pr (III) y Pr (IV). [5] Esta característica es lo que le da al óxido sus múltiples propiedades útiles para su actividad catalítica .
Síntesis
Las nanopartículas de óxido de praseodimio se producen generalmente mediante métodos de estado sólido como la termólisis, el método de sales fundidas, la calcinación o la precipitación . [3] [4] Sin embargo, prácticamente todos los procesos contienen una etapa de calcinación para obtener nanopartículas de Pr 6 O 11 cristalinas .
Calcinación
Por lo general, el nitrato de praseodimio Pr (NO 3 ) 3 · 6H 2 O [3] [5] o el hidróxido de praseodimio Pr (OH) 3 [6] se calienta a altas temperaturas (generalmente por encima de 500 ° C) bajo aire para dar praseodimio (III , IV) óxido. Aunque es menos común, la síntesis de otros precursores orgánicos como el acetato de praseodimio, el oxalato [7] y el malonato [8] también se han reportado en la literatura.
Las propiedades físicas de las nanopartículas preparadas como la forma de las partículas o el parámetro de la red dependen en gran medida de las condiciones de calcinación, como la temperatura o duración, así como de los diferentes métodos de preparación ( calcinación , sol-gel , precipitación , por ejemplo). Como resultado, se han explorado muchas rutas de síntesis para obtener la morfología precisa deseada. [3] [4] [5]
Usos
El óxido de praseodimio (III, IV) tiene varias aplicaciones potenciales en la catálisis química y, a menudo, se usa junto con un promotor como el sodio o el oro para mejorar su rendimiento catalítico.
Acoplamiento oxidativo de metano
El óxido de praseodimio (III, IV) promovido por sodio o litio muestra una buena tasa de conversión de metano con una buena selectividad hacia el etano y el eteno en contraposición a los subproductos no deseados como el dióxido de carbono . [9] [10] Si bien el mecanismo preciso para esta reacción aún está en debate, se ha propuesto que típicamente, el metano se activa a un radical metilo por el oxígeno en la superficie del catalizador que se combina para formar etano. A continuación, se forma eteno por reducción de etano por el catalizador o de forma espontánea. Los múltiples estados de oxidación de Pr (III) y Pr (IV) permiten una rápida regeneración de las especies catalizadoras activas que involucran un anión peróxido O 2 2- . [9]
Esta reacción es de particular interés ya que permite la conversión de abundante gas metano (que compone hasta el 60% del gas natural ) [9] [10] en hidrocarburos de orden superior , que proporcionan más aplicaciones. Como resultado, el acoplamiento oxidativo de metano es un proceso económicamente deseable.
Oxidación de CO
En el mecanismo propuesto para la oxidación catalizada por Pr 6 O 11 de CO a CO 2 , el CO primero se une a la superficie del catalizador para crear un carbonato bidentado y luego se convierte en una especie de carbonato monodentado que ahora puede descomponerse como CO 2 , completando el ciclo del catalizador. La conversión de un carbonato bidentado en una especie monodentada deja un vacío de oxígeno en la superficie del catalizador que puede llenarse rápidamente debido a la alta movilidad del oxígeno derivada de los estados de oxidación mixtos de los centros Pr. Este mecanismo propuesto se presenta esquemáticamente a continuación, adaptado de Borchert, et. Alabama. [5]
![Praseodymium oxide-catalyzed CO oxidation mechanism](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/2/24/CO_oxidation_mechanism.png/600px-CO_oxidation_mechanism.png)
La adición de promotores de oro al catalizador puede reducir significativamente la temperatura de reacción de 550 ° C a 140 ° C, pero el mecanismo aún no se ha descubierto. Se cree que existe un cierto efecto sinérgico entre el oro y las especies de óxido de praseodimio (III, IV). [11]
El interés en la oxidación del CO radica en su capacidad para convertir el gas CO tóxico en CO 2 no tóxico y tiene aplicaciones en el escape de los automóviles, por ejemplo, que emite CO [12].
El Pr 6 O 11 también se utiliza junto con otros aditivos como la sílice o el circón para producir pigmentos para su uso en cerámica y vidrio [13]
Referencias
- ^ a b "Nanopartículas de óxido de praseodimio (Pr6O11) - Propiedades, aplicaciones" . AZoNano.com . 2013-04-17 . Consultado el 15 de marzo de 2018 .
- ^ "Óxido de praseodimio (Pr6O11)" . www.reade.com . Consultado el 15 de marzo de 2018 .
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