Хлорид рутения(III)

Хлорид рутения(III)
Идентификаторы
  • 10049-08-8 проверятьИ
  • 13815-94-6 (тригидрат) ☒Н
  • 14898-67-0 ( x -гидрат) ☒Н
3D модель ( JSmol )
  • Интерактивное изображение
  • Интерактивное изображение
ChemSpider
  • 74294 проверятьИ
Информационная карта ECHA100.030.139
CID PubChem
  • 82323
Номер RTECS
  • ВМ2650000
УНИИ
  • RY8V1UJV23 проверятьИ
  • DTXSID101014308 DTXSID00275675, DTXSID101014308
  • InChI=1S/3ClH.Ru/h3*1H;/q;;;+3/p-3 проверятьИ
    Ключ: YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K проверятьИ
  • InChI=1/3ClH.Ru/h3*1H;/q;;;+3/p-3
    Ключ: YBCAZPLXEGKKFM-DFZHHIFOAX
  • Cl[Ru](Cl)Cl
  • [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ru+3]
Характеристики
RuCl3 · xH2O
Молярная масса207,43 г/моль
Температура плавления>500°C (разлагается)
Растворимый, безводный нерастворим
+1998,0·10 −6 см 3 /моль
Структура
тригональный (RuCl 3 ), hP8
P3c1, № 158
октаэдрический
Опасности
точка возгоранияНегорючий
Родственные соединения
Другие анионы
Бромид рутения(III)
Другие катионы
Хлорид родия(III)
Хлорид железа(III)
Родственные соединения
Тетроксид рутения
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
☒Н проверить  ( что такое   ?)проверятьИ☒Н
Химическое соединение

Хлорид рутения(III) — это химическое соединение с формулой RuCl 3 . «Хлорид рутения(III)» чаще относится к гидрату RuCl 3 · x H 2 O. Как безводные, так и гидратированные виды представляют собой темно-коричневые или черные твердые вещества. Гидрат с различной долей кристаллизационной воды , часто приближающийся к тригидрату, является широко используемым исходным материалом в химии рутения .

Приготовление и свойства

Безводный хлорид рутения(III) обычно получают нагреванием порошкообразного металлического рутения с хлором . В первоначальном синтезе хлорирование проводилось в присутствии оксида углерода , продукт переносился газовым потоком и кристаллизовался при охлаждении. [1] [2] Известны два полиморфа RuCl 3. Черная α-форма принимает структуру типа CrCl 3 с длинными контактами Ru-Ru 346 пм . Этот полиморф имеет сотовые слои Ru 3+ , которые окружены октаэдрической клеткой анионов Cl . Катионы рутения являются магнитными, находящимися в низкоспиновом основном состоянии J~1/2 с чистым угловым моментом L=1. [3] [4] Слои α-RuCl 3 укладываются друг на друга со слабыми силами Ван-дер-Ваальса . Их можно расщепить, чтобы сформировать монослои, используя скотч. [5]

Темно-коричневая метастабильная β-форма кристаллизуется в гексагональной ячейке; эта форма состоит из бесконечных цепочек гранеразделяющих октаэдров с контактами Ru-Ru 283 пм, подобно структуре трихлорида циркония . β-форма необратимо преобразуется в α-форму при 450–600 °C. β-форма диамагнитна, тогда как α-RuCl 3 парамагнитен при комнатной температуре. [6]

Пары RuCl 3 разлагаются на элементы при высоких температурах; изменение энтальпии при 750 °C (1020 K), Δ diss H 1020 , оценивается в +240 кДж/моль.

Физика твердого тела

α-RuCl 3 был предложен в качестве кандидата на состояние квантовой спиновой жидкости Китаева [7], когда нейтронное рассеяние выявило необычный магнитный спектр, [8] [9] [10], а тепловой перенос выявил хиральные майорановские фермионы при воздействии магнитного поля. [11]

Координационная химия гидратированного трихлорида рутения

Как наиболее распространенное соединение рутения, RuCl 3 · x H 2 O является предшественником многих сотен химических соединений. Примечательным свойством комплексов рутения, хлоридов и других, является существование более чем одного состояния окисления, некоторые из которых кинетически инертны. Все переходные металлы второго и третьего ряда образуют исключительно низкоспиновые комплексы, тогда как рутений отличается особой стабильностью смежных состояний окисления, особенно Ru(II), Ru(III) (как в исходном RuCl 3 · x H 2 O) и Ru(IV).

Иллюстративные комплексы, полученные из «трихлорида рутения»

  • RuCl 2 (PPh 3 ) 3 , шоколадного цвета, растворимый в бензоле вид, который в свою очередь также является универсальным исходным материалом. Он возникает примерно следующим образом: [12]
2  RuCl3 · x H2O + 7 PPh3 → 2 RuCl2 ( PPh3 ) 3 + OPPh3 + 5 H2O + 2 HCl    
2RuCl3 · xH2O + 2C6H8[ RuCl2 ( C6H6 ) ] 2 + 6H2O + 2HCl + H2    
  • Ru(bipy) 3 Cl 2 , интенсивно люминесцентная соль с долгоживущим возбужденным состоянием, возникающая следующим образом: [15]
2 RuCl3 · x H2O + 6bipy + CH3CH2OH 2 [ Ru( bipy ) 3 ]Cl2 + 6H2O + CH3CHO + 2HCl

Эта реакция протекает через промежуточный цис-Ru( bipy ) 2Cl2 . [15]

  • [RuCl 2 ( C 5 Me 5 )] 2 , возникающий следующим образом: [16]
2  RuCl3 · x H2O + 2 C5Me5H [ RuCl2 ( C5Me5 ) ] 2 + 6 H2O + 2 HCl  

[RuCl 2 (C 5 Me 5 )] 2 может быть далее восстановлен до [RuCl(C 5 Me 5 )] 4 .

  • Ru( C 5 H 7 O 2 ) 3 возникает следующим образом: [17]
RuCl3 · xH2O + 3C5H8O2 → Ru ( C5H7O2 ) 3 + 3H2O + 3HCl​​   
  • RuO 4 , получается путем окисления.

Некоторые из этих соединений были использованы в исследованиях, связанных с двумя Нобелевскими премиями . Рёдзи Ноёри был удостоен Нобелевской премии по химии в 2001 году за разработку практических катализаторов асимметрического гидрирования на основе рутения. Роберт Х. Граббс был удостоен Нобелевской премии по химии в 2005 году за разработку практических катализаторов метатезиса алкенов на основе алкилиденовых производных рутения.

Производные оксида углерода

RuCl 3 (H 2 O) x реагирует с оксидом углерода в мягких условиях. [18] Напротив, хлориды железа не реагируют с CO. CO восстанавливает красно-коричневый трихлорид до желтоватых видов Ru(II). В частности, воздействие этанольного раствора RuCl 3 (H 2 O) x на 1 атм CO дает, в зависимости от конкретных условий, [Ru 2 Cl 4 (CO) 4 ], [Ru 2 Cl 4 (CO) 4 ] 2− и [RuCl 3 (CO) 3 ] . Добавление лигандов (L) к таким растворам дает соединения Ru-Cl-CO-L (L = PR 3 ). Восстановление этих карбонилированных растворов с помощью Zn дает оранжевый треугольный кластер Ru 3 (CO) 12 .

3  RuCl 3 · x H 2 O + 4,5  Zn + 12  CO (высокое давление) → Ru 3 (CO) 12 + 3 x  H 2 O + 4,5  ZnCl 2

Источники

  • Беккер, Рамона; Хартвиг, Хельга; Кеппе, Герберт; Ванечек, Ганс; Велич, Пол; Варнке, Рудольф; Зелле, Анна (1978). Варнке, Рудольф (ред.). Гмелин Handbuch der Anorganischen Chemie . дои : 10.1007/978-3-662-06224-1. ISBN 978-3-662-06226-5.

Ссылки

  1. ^ Реми, Х.; Кюн, М. (1924). «Beiträge zur Chemie der Platinmetalle. V. Thermischer Abbau des Ruthentrilorids und des Ruthendioxyds». З. Анорг. Аллг. Хим . 137 (1): 365–388. дои : 10.1002/zaac.19241370127.
  2. ^ Бублиц, DE; МакИвен, МЫ; Кляйнберг, Дж. (1961). «Рутеноцен». Органические синтезы . 41 : 96. дои : 10.15227/orgsyn.041.0096.
  3. ^ Флетчер, Дж. М.; Гарднер, У. Э.; Хупер, Э. У.; Хайд, К. Р.; Мур, Ф. Х.; Вудхед, Дж. Л. (сентябрь 1963 г.). «Безводные хлориды рутения». Nature . 199 (4898): 1089–1090. Bibcode :1963Natur.199.1089F. doi :10.1038/1991089a0. ISSN  0028-0836. S2CID  4179795.
  4. ^ Plumb, KW; Clancy, JP; Sandilands, LJ; Shankar, V. Vijay; Hu, YF; Burch, KS; Kee, Hae-Young; Kim, Young-June (2014-07-29). "α−RuCl 3 : изолятор Мотта с поддержкой спин-орбитального взаимодействия на сотовой решетке". Physical Review B . 90 (4): 041112. arXiv : 1403.0883 . Bibcode :2014PhRvB..90d1112P. doi :10.1103/physrevb.90.041112. ISSN  1098-0121. S2CID  29688091.
  5. ^ Чжоу, Бойи; Ван, Ипин; Остерхаудт, Гэвин Б.; Лампен-Келли, Паула; Мандрус, Дэвид; Хе, Руи; Берч, Кеннет С.; Хенриксен, Эрик А. (2019). «Возможная структурная трансформация и усиленные магнитные флуктуации в расслоенном αRuCl 3 ». Журнал физики и химии твердых тел . 128 : 291–295. arXiv : 1709.00431 . Bibcode : 2019JPCS..128..291Z. doi : 10.1016/j.jpcs.2018.01.026. ISSN  0022-3697. S2CID  103743571.
  6. ^ Флетчер, Дж. М.; Гарднер, У. Э.; Фокс, А. С.; Топпинг, Г. (1967). «Рентгеновские, инфракрасные и магнитные исследования α- и β-трихлорида рутения». Журнал химического общества A: Неорганические, физические, теоретические : 1038–1045. doi :10.1039/J19670001038.
  7. ^ Баннерджи, А.; Бриджес, К. А.; Ян, Дж.-К.; Ацель, А. А.; Ли, Л.; Стоун, М. Б.; Гранрот, Г. Э.; Ламсден, М. Д.; Йиу, И. (2016-04-04). «Приблизительное поведение квантовой спиновой жидкости Китаева в сотовом магните». Nature Materials . 15 (7): 733–740. arXiv : 1504.08037 . Bibcode :2016NatMa..15..733B. doi :10.1038/nmat4604. ISSN  1476-1122. PMID  27043779. S2CID  3406627.
  8. ^ Банерджи, Арнаб; Ян, Цзяцян; Кнолле, Йоханнес; Бриджес, Крейг А.; Стоун, Мэтью Б.; Ламсден, Марк Д.; Мандрус, Дэвид Г.; Теннант, Дэвид А.; Мёсснер, Родерих (2017-06-09). «Рассеяние нейтронов в приближенной квантовой спиновой жидкости α-RuCl 3». Science . 356 (6342): 1055–1059. arXiv : 1609.00103 . Bibcode :2017Sci...356.1055B. doi :10.1126/science.aah6015. ISSN  0036-8075. PMID  28596361. S2CID  206652434.
  9. ^ До, Сын Хван; Пак Сан Ён; Ёситаке, Джунки; Насу, Джоджи; Мотоме, Юкитоши; Квон, Ён Сын; Адроха, DT; Вонешен, диджей; Ким, Кё (18 сентября 2017 г.). «Майорановские фермионы в квантовой спиновой системе Китаева α-RuCl3». Физика природы . 13 (11): 1079–1084. Бибкод : 2017NatPh..13.1079D. дои : 10.1038/nphys4264. ISSN  1745-2473. S2CID  126423385.
  10. ^ Банерджи, Арнаб; Лампен-Келли, Паула; Нолле, Йоханнес; Бальц, Кристиан; Аксель, Адам Энтони; Уинн, Барри; Лю, Яохуа; Паджеровский, Дэниел; Ян, Цзяцян; Бриджес, Крейг А.; Савич, Андрей Т.; Чакумакос, Брайан С.; Ламсден, Марк Д.; Теннант, Дэвид Алан; Месснер, Родерих; Мандрус, Дэвид Г.; Наглер, Стивен Э. (20 февраля 2018 г.). «Возбуждения в индуцированном полем квантово-спиновом жидком состоянии α-RuCl 3». npj Квантовые материалы . 3 (1): 8. arXiv : 1706.07003 . Бибкод : 2018npjQM...3....8B. doi : 10.1038/s41535-018-0079-2. ISSN  2397-4648. S2CID  55484993.
  11. ^ Касахара, Ю.; Ониши, Т.; Мизуками, Ю.; Танака, О.; Ма, Сысяо; Сугии, К.; Курита, Н.; Танака, Х.; Насу, Дж. (июль 2018 г.). «Майорановское квантование и полуцелый тепловой квантовый эффект Холла в спиновой жидкости Китаева». Природа . 559 (7713): 227–231. arXiv : 1805.05022 . Бибкод : 2018Natur.559..227K. дои : 10.1038/s41586-018-0274-0. ISSN  0028-0836. PMID  29995863. S2CID  49664700.
  12. ^ PS Hallman, TA Stephenson, G. Wilkinson "Tetrakis(Triphenylphosphine)dichloro-Ruthenium(II) and Tris(Triphenylphosphine)-Dichlororuthenium(II)" Неорганические синтезы, 1970 Том 12, . doi :10.1002/9780470132432.ch40
  13. ^ Беннетт, Мартин А.; Смит, Энтони К. (1974-01-01). «Комплексы арена и рутения(II), образованные дегидрированием циклогексадиенов с трихлоридом рутения(III)». Журнал химического общества, Dalton Transactions (2): 233–241. doi :10.1039/dt9740000233. ISSN  1364-5447.
  14. ^ Беннетт, MA; Хуан, TN; Матесон, TW и Смит, AK (1982). 6 -Гексаметилбензол)рутениевые комплексы . Неорганические синтезы . Том 21. С. 74–8. doi :10.1002/9780470132524.ch16. ISBN 9780470132524.
  15. ^ ab Broomhead, JA; Young, CG (1990). Трис(2,2'-бипиридин)рутений(II) дихлорид гексагидрат . Неорганические синтезы. Т. 28. С. 338–340. doi :10.1002/9780470132593.ch86. ISBN 9780470132593.
  16. ^ Кёлле, Урих; Косаковский, Януш (1992). Ди-мк-Хлор-Бис[(η5-пентаметилциклопентадиенил)хлоррутений(III)], [Cp*RuCl 2 ] 2 и Ди-мк-метоксо-бис(η5-пентаметилциклопентадиенил)дирутений(II), [Cp*RuOMe] 2 . Неорганические синтезы. Том. 29. С. 225–228. дои : 10.1002/9780470132609.ch52. ISBN 9780470132609.
  17. ^ Гупта, А. (2000). «Улучшенный синтез и реакционная способность трис(ацетилацетонато)рутения(III)». Индийский журнал химии, раздел A. 39A ( 4): 457. ISSN  0376-4710.
  18. ^ Хилл, А.Ф. (2000).«Простые» рутениевые карбонилы рутения: новые пути из реакции основания Хибера». Angew. Chem. Int. Ed. 39 (1): 130–134. doi :10.1002/(SICI)1521-3773(20000103)39:1<130::AID-ANIE130>3.0.CO;2-6. PMID  10649352.

Дальнейшее чтение

  • Карлсен, PHJ; Мартин, Виктор С.; и др. (1981). «Значительно улучшенная процедура для катализируемого тетроксидом рутения окисления органических соединений». J. Org. Chem. 46 (19): 3936. doi :10.1021/jo00332a045.
  • Коттон, SA (1997). Химия драгоценных металлов . doi :10.1007/978-94-009-1463-6. ISBN 0-7514-0413-6.
  • Икария, Такао; Мурата, Кунихико; Ноёри, Рёдзи (2006). «Бифункциональные молекулярные катализаторы на основе переходных металлов для асимметричного синтеза». Орг. Биомол. Хим . 4 (3): 393–406. дои : 10.1039/B513564H. PMID  16446796. S2CID  29116338.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Хлорид_рутения(III)&oldid=1200765938"