El cloruro de iterbio (III) ( Yb Cl 3 ) es un compuesto químico inorgánico. Reacciona con NiCl 2 para formar un catalizador muy eficaz para la deshalogenación reductora de haluros de arilo . [2] Es venenoso si se inyecta y levemente tóxico por ingestión. Es un teratógeno experimental , conocido por irritar la piel y los ojos. Cuando se calienta hasta su descomposición emite humos tóxicos de Cl - . [3]
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Nombres | |
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Nombre IUPAC Cloruro de iterbio (III) | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.030.715 ![]() |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
YbCl 3 | |
Masa molar | 279,40 g / mol |
Apariencia | polvo blanco |
Densidad | 4,06 g / cm 3 (sólido) |
Punto de fusion | 854 ° C (1.569 ° F; 1.127 K) [1] |
Punto de ebullición | 1.453 ° C (2.647 ° F; 1.726 K) [1] |
17 g / 100 ml (25 ° C) | |
Estructura | |
Monoclínico , MS16 | |
C12 / m1, No. 12 | |
Compuestos relacionados | |
Otros aniones | Óxido de iterbio (III) |
Otros cationes | Cloruro de terbio (III) , cloruro de lutecio (III) |
Página de datos complementarios | |
Índice de refracción ( n ), constante dieléctrica (ε r ), etc. | |
Datos termodinámicos | Comportamiento de fase sólido-líquido-gas |
UV , IR , RMN , MS | |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
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Referencias de Infobox | |
Historia
El iterbio , un elemento de la serie de lantánidos , fue descubierto en 1878 por el químico suizo Jean-Charles Galissard de Marignac , quien nombró al elemento en honor a una ciudad ( Ytterby ) en Suecia . [4] La primera síntesis de YbCl 3 en la literatura fue la de Jan Hoogschagen en 1946. [5] YbCl 3 es ahora una fuente comercialmente disponible de iones Yb 3+ y, por lo tanto, de gran interés químico.
Propiedades químicas
La configuración de electrones de valencia de Yb +3 (de YbCl 3 ) es 4 f 13 5 s 2 5 p 6 , lo que tiene implicaciones cruciales para el comportamiento químico de Yb +3 . Además, el tamaño de Yb +3 gobierna su comportamiento catalítico y aplicaciones biológicas. Por ejemplo, mientras que tanto Ce +3 como Yb +3 tienen un solo electrón f desapareado , Ce +3 es mucho más grande que Yb +3 porque los lantánidos se vuelven mucho más pequeños con el aumento de la carga nuclear efectiva como consecuencia de que los electrones f no son tan buenos blindado como d electrones. [4] Este comportamiento se conoce como contracción de lantánidos. El pequeño tamaño de Yb +3 produce un comportamiento catalítico rápido y un radio atómico (0,99 Å) comparable al de muchos iones biológicamente importantes. [4]
Las propiedades termodinámicas en fase gaseosa de esta sustancia química son difíciles de determinar porque la sustancia química puede desproporcionarse para formar [YbCl 6 ] −3 o dimerizarse. [6] La especie Yb 2 Cl 6 se detectó mediante espectrometría de masas de impacto electrónico (EI) como (Yb 2 Cl 5 + ). [6] Las complicaciones adicionales en la obtención de datos experimentales surgen de la miríada de transiciones electrónicas bajas f - d y f - f . [7] A pesar de estos problemas, se han obtenido las propiedades termodinámicas de YbCl 3 y se ha asignado el grupo de simetría C 3V basándose en las cuatro vibraciones infrarrojas activas. [7]
Preparación
YbCl 3 se prepara a partir de Yb 2 O 3 con gas tetracloruro de carbono a alta temperatura , [8] o ácido clorhídrico caliente seguido de secado a alta temperatura. [9]
- 2 Yb 2 O 3 + 3 CCl 4 (g) → 4 YbCl 3 (s) + 3 CO 2 (g)
- Yb 2 O 3 + 6 HCl (g) → 2 YbCl 3 (s) + 3 H 2 O
En la práctica [se necesita aclaración ], existen mejores formas de preparar YbCl 3 para uso en el laboratorio. La ruta acuosa de HCl / cloruro de amonio [ aclaración necesaria ] no es sofisticada [ aclaración necesaria ] pero muy eficaz. Alternativamente hidratado YbCl 3 puede estar deshidratado usando una variedad de reactivos, en particular cloruro de trimetilsililo . Se han publicado otros métodos que incluyen hacer reaccionar el metal finamente pulverizado con cloruro de mercurio a alta temperatura en un tubo sellado. [ Citación necesaria ] Una variedad de rutas para solvatada YbCl 3 se ha informado [ citación necesaria ] incluyendo la reacción del metal con diversos halocarburos en el presente de un donante disolvente tal como THF , o deshidratación del cloruro hidratado usando trimetilsililo o cloruro de tionilo , nuevamente en un solvente como THF.
Usos
Catálisis
YbCl 3 , con un solo electrón desapareado , actúa como ácido de Lewis para llenar el orbital 4 f . La naturaleza ácida de Lewis de YbCl 3 permite que YbCl 3 se coordine (normalmente como [YbCl 2 ] + ) en estados de transición para catalizar reacciones de alquilación , como la reacción aldólica [10] y la reacción de Pictet-Spengler . [11]
- Reacción aldol
La reacción aldólica es una reacción versátil en química orgánica sintética. YbCl 3 sirve un catalizador ácido de Lewis que ayuda al Pd (0) catalizada descarboxilativa reacción aldólica entre una cetona enolato y un aldehído. Los estados de transición A y B muestran el método de coordinación de la sal de iterbio como un ácido de Lewis. [10] Para la reacción descarboxilativa de Aldol representada con R = terc-butilo y R '= - (CH 2 ) 2 Ph, los rendimientos de la reacción muestran que YbCl 3 es un catalizador ácido de Lewis eficaz:
Sal de metal [10] | % de rendimiento de 2 |
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FeCl 3 | 40 |
ZnCl 2 | 68 |
CuCl 2 | 40 |
LaCl 3 | 60 |
YbCl 3 | 93 |
- Reacción de Pictet-Spengler
La reacción de Pictet-Spengler produce un valioso sistema de anillo de tetrahidro -β-carbolina que puede usarse más tarde para alcaloides indol preparados sintéticamente . [11] de reacción de ácido Lewis El catalizada con YbCl 3 dio excelentes rendimientos y tiempos de reacción reducidos a partir de cuatro días a las 24 horas. [11]
- Esterificación
El pequeño tamaño de Yb 3+ proporciona una catálisis rápida, pero a costa de la selectividad. Por ejemplo, la monoacetilación de meso -1,2-dioles es más rápida (2 h) con YbCl 3 , pero la quimioselectividad para el producto monoacetilado es baja (50%) en comparación con CeCl 3 (23 h, 85%) . [12]
- Acetalización
El cloruro de iterbio (III) es un potente catalizador para la formación de acetales utilizando ortoformiato de trimetilo . [13] En comparación con el cloruro de cerio (III) y el cloruro de erbio (III) , se encontró que la sal de iterbio era la más eficaz. Se obtienen excelentes rendimientos a partir de una variedad de aldehídos en unos pocos minutos a temperatura ambiente, como en el ejemplo anterior que involucra un aldehído sensible a los ácidos.
Biología
YbCl 3 es un reactivo de desplazamiento de RMN que produce diferentes resonancias con núcleos en contacto con el YbCl 3 frente a aquellos núcleos que no están en contacto con el reactivo de desplazamiento. [14] En general, las especies paramagnéticas, como un ión (lantánido) +3 , son reactivos de desplazamiento deseables. [14] La biología de la membrana ha sido muy influenciada por YbCl 3 , donde el movimiento de los iones 39 K + y 23 Na + es crítico para establecer gradientes electroquímicos. [14] La señalización nerviosa es un aspecto fundamental de la vida que se puede probar con YbCl 3 utilizando técnicas de RMN. YbCl 3 también se puede usar como una sonda de iones de calcio, en una manera similar a una sonda de iones de sodio. [15]
El YbCl 3 también se usa para rastrear la digestión en animales. Ciertos aditivos para la alimentación porcina, como los probióticos, se pueden agregar a la alimentación sólida o a los líquidos para beber. El YbCl 3 viaja con el alimento sólido y, por lo tanto, ayuda a determinar qué fase alimentaria es ideal para incorporar el aditivo alimentario. [16] La concentración de YbCl 3 se cuantifica mediante espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente con una precisión de 0,0009 μg / ml. [4] La concentración de YbCl 3 en función del tiempo produce la tasa de flujo de partículas sólidas en la digestión del animal. El YbCl 3 no daña al animal ya que YbCl 3 simplemente se excreta en la materia fecal y no se han observado cambios en el peso corporal, el peso de los órganos o los niveles de hematocrito en ratones. [15]
La naturaleza catalítica de YbCl 3 también tiene una aplicación en microarrays de ADN, o los llamados "chips" de ADN. [17] YbCl 3 condujo a un aumento de 50 a 80 veces en la incorporación de fluoresceína en el ADN diana, lo que podría revolucionar la detección de enfermedades infecciosas (como una prueba rápida de tuberculosis). [17]
Referencias
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( ayuda ) - ^ Goryushkin, MB; Zalymova, SA; Poshevneva, AI (1990). Russ. J. Inorg. Chem. (Traducción inglesa) . 35 (12): 1749-1752. Falta o vacío
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( ayuda ) - ^ Jörg, S .; Seifert, HJ (1998). "Cloruros ternarios en los sistemas ACl / YbCl3 (A = Cs, Rb, K)". Thermochimica Acta . 318 (1–2): 29–37. doi : 10.1016 / S0040-6031 (98) 00326-8 .
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