硝酸セリウム
硝酸セリウム(III)
識別子
  • （無水）：10108-73-3 チェックY
  • （六水和物）：10294-41-4
3Dモデル（JSmol）
  • （無水）:インタラクティブ画像
  • （六水和物）：インタラクティブ画像
ケムスパイダー
  • （無水）：23322
  • （六水和物）：14799128
ECHA 情報カード 100.030.257
EC番号
  • （無水）: 233-297-2
  • （六水和物）: 600-370-9
  • （無水）：24948
  • （六水和物）：16211466
ユニイ
  • （無水）：7U25VKD7PW チェックY
  • （六水和物）：FL1R38JEBB チェックY
  • （無水）：DTXSID20881414
  • （六水和物）：DTXSID701015566
  • (無水): InChI=1S/Ce・3NO3/c;3*2-1(3)4/q+3;3*-1
    キー: HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N
  • (六水和物): InChI=1S/Ce・3NO3・6H2O/c;3*2-1(3)4;;;;;;/h;;;;6*1H2/q+3;3*-1;;;;;;
    キー: QQZMWMKOWKGPQY-UHFFFAOYSA-N
  • (無水): [N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].[Ce+3]
  • (六水和物): [N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].OOOOOO[Ce+3]
プロパティ
セリウム(NO 3 ) 3
モル質量 326.12 g/モル
外観 無色の結晶（六水和物）
密度 2.38 g⋅cm −3
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。
Chemical compound

硝酸セリウムは、 +3または+4の酸化状態にあるセリウムの硝酸塩の一種です。これらの化合物は、セリウムと硝酸塩に加えて、水、水酸化物、またはヒドロニウムイオンを含むことがよくあります。セリウムの複硝酸塩も存在します。

硝酸セリウム(III)

ミラー指数表記による硝酸セリウム(III)結晶

無水硝酸セリウムは、硝酸セリウム(III)とも呼ばれ、化学式 Ce(NO 3 ) 3の無水塩です。(CAS 番号 10108-73-3)。

硝酸セリウム六水和物（化学式：Ce(NO 3 ) 3 ·6H 2 O、CAS番号：10294-41-4）は、最も一般的なセリウム(III)の硝酸塩です。これは、スルファジアジン銀を含む火傷治療クリームの成分です。硝酸セリウムの濃度は0.05 Mです。重度の火傷の場合、死亡率を低下させます。[1] [2] 150 °Cで六水和物は結晶水を失い、三水和物になります。三水和物自体も200 °Cを超えると分解します。[3]硝酸セリウム六水和物は、ピナコイド状の三斜晶系結晶です。[4]

硝酸ヒドロニウムセリウム(III)水和物、Ce(NO 3 ) 5 (H 3 O) 2 ⋅H 2 O [5]は単斜晶系で、空間群は P 2/ cです。[5]ジアクアペンタニトラトセリウム(III)アニオン（Ce(NO 3 ) 5 (H 2 O) 2 ) 2−はいくつかの塩として存在します。これらの塩は極端な非線形光学特性を示します。[6]

硝酸セリウム(IV)

四硝酸セリウム五水和物は、濃硝酸中の硝酸セリウム溶液を蒸発させることで製造される。両錐形の斜方晶系結晶を形成する。一般的な結晶面の ミラー指数は{111}であるが、より小さな面（ミラー指数{010}および{110}）も存在する。密度は2.403 g/cm 3である。光学特性は、 2軸性（2V = 34°）で、強い分散性を示す。B軸およびC軸では黄色を呈するが、A軸では橙赤色を呈する。[7]

硝酸セリウムはエチルエーテルなどの非極性溶媒に非常によく溶けます。エーテルは5N硝酸から硝酸セリウムを抽出します。 [8]硝酸中には、硝酸セリウム（硝酸塩）[9]（H 2 [Ce(NO 3 ) 6 ]およびH[Ce(NO 3 ) 5・H 2 O]）が存在します。この硝酸塩は非極性溶媒に溶解するため、セリウムを他の希土類元素から分離することができます。[8]

塩基性硝酸セリウム(IV)は化学式Ce(NO 3 ) 3・OH・3H 2 Oで表されます。硝酸中のセリウム(IV)溶液を蒸発させることでも生成します。[10]これが水溶液中でアンモニアと反応して硝酸セリウムアンモニウムと水酸化セリウムを形成します。[10]

塩基性硝酸二セリウムの化学式はCe 2 O(NO 3 ) 6 (H 2 O) 6 ·2H 2 Oである。これもまた、硝酸中のセリウム(IV)溶液から結晶化する。空間群P2 1 lcの単斜晶系結晶として結晶化し、単位胞の大きさはa = 8.723 Å、b = 8.940 Å、c = 13.981 Å、β = 94.91°である。各単位胞には2つの化学式単位Ce 2 O(NO 3 ) 6 (H 2 O) 3とCe 2 O(NO 3 ) 6が含まれており、この塩基性硝酸塩を真空中で180 °Cまでゆっくりと加熱すると、Ce 2 O(NO 3 ) 6が形成される。[11]

アンモニウムおよびアルカリ金属硝酸セリウム

ジアクアペンタニトラトセレート(III)アニオン（Ce(NO 3 ) 5 (H 2 O) 2 ) 2−はいくつかの塩として存在する。これらの塩は極めて非線形な光学特性を示す。[6]

K 2 Ce(NO 3 ) 5 [12]結晶は、硝酸カリウム、硝酸セリウム、硝酸の溶液を蒸発させることで成長します。各セリウム原子は、5 つの二座硝酸塩グループの酸素原子と 2 つの水酸素原子に囲まれています。[6] 12 週間で約 100 cm 3の光学品質の結晶に成長できます。[6]結晶は無色です。[6]結晶の空間群は Fdd2 であり、その形状は斜方晶系です。[6]硝酸カリウムセリウムは、おそらく L. Th. Lange によって 1861 年に発見されました。[13]しかし、1894 年に Fock によって初めて適切に説明されました。 [14] [15]その時でも物質内の水の量は間違っており、1911 年に Jantsch と Wigdorowによって水分子が 2 つあると正しく述べられるまで時間がかかりました。[16]非線形光学効果は1993年に発見されました。光学用途ではKCNとして知られています。[17]

ジアンモニウムジアクアペンタニトラトセレート二水和物。[16] [18]ラマンスペクトルが発表されている。[19]水に非常に溶けやすく、100mlあたり9℃で235g、65℃で817gが溶解する。[20]

  • ジルビジウムジアクアペンタニトラトセレート二水和物。[16]
  • 二セシウム二水和物、または硝酸セシウム第一セリウムCs 2 Ce(NO 3 ) 5・2H 2 Oは、結晶パラメータa / b = 1.2052、c / b = 0.9816、β = 103°41′の単斜晶系結晶を形成する。[20]
  • ジタリウムジアクアペンタニトラトセレート二水和物。[16]
  • ビス{4-[(4H-1,2,4-トリアゾール-4-イル)イミノメチル]ピリジニウム}ジアクアペンタニトラトセレート。(C 8 H 8 N 5 ) 2 [Ce(NO 3 ) 5 (H 2 O) 2 ]は単斜晶系で、空間群はC 2/ cである。[21]
名前 式 溶ける 密度 [g/cm 3 ] a [Å] b [Å] c [Å] β [°] 巻 Z
ジアクアペンタニトラトセリン酸二カリウム K 2 Ce(NO 3 ) 5 ·2H 2 O 2.543 11.263 21.404 12.230 90 2948 8 [6]
ヘキサニトラトセリン酸二カリウム[22] K 2 Ce(NO 3 ) 6
硝酸二セリウム(III)三カリウム[22] K 3 Ce 2 (NO 3 ) 9 2.525 13.597 13.597 13.597 90 2514 4
ジアンモニウムジアクアペンタニトラトセレート二水和物 (NH 4 ) 2 Ce(NO 3 ) 5 ·4H 2 O 2.128 11.09 8.936 17.96 101.77 1743年[23] [18] 4
ジルビジウムジアクアペンタニトラトセレート二水和物 Rb 2 Ce(NO 3 ) 5 ·4H 2 O 70° 2.497 11.050 8.977 17.859 100.88 [24]
ジアクアペンタニトラトセレート二水和物? Cs 2 Ce(NO 3 ) 5 ·4H 2 O
ジタリウムジアクアペンタニトラトセレート二水和物? Tl 2 Ce(NO 3 ) 5 ·4H 2 O 64.5° 3.326
ビス{4-[(4H-1,2,4-トリアゾール-4-イル)イミノメチル]ピリジニウム}ジアクアペンタニトラトセレート (C 8 H 8 N 5 ) 2 [Ce(NO 3 ) 5 (H 2 O) 2 ] 10.322 16.126 17.575 100.107 2883.2 4
1,10-フェナントロリン-Hジアクアペンタニトラトセレート HPhen 2 [Ce(NO 3 ) 5 (H 2 O) 2 ] 1.83 7.5534 8.083 25.8377 89.947 β  = 89.937 γ  = 86.981 1572.94 2 [25]
硝酸セリウム(III)水和物 Ce(NO 3 ) 5 (H 3 O) 2 ·H 2 O 21.36 7.899 15.133 91.02 8

二価複硝酸塩

硝酸セリウムマグネシウムは、二価金属系列CeM(II)(NO 3 ) 5として初めて発見された物質である。これは液体ヘリウム3に対するカピッツァ抵抗が非常に低い。発見当時、その値は以前の記録保持者のわずか1%に過ぎなかった。1  K以下の温度では、低い熱抵抗が重要である。なぜなら、大きな熱流を発生させるほどの温度差がなく、熱伝達に障壁があると冷却に過度の時間がかかる可能性があるからである。[26] [27]

その他の硝酸第一セリウム

硝酸セリウムナトリウム一水和物Na 2 Ce(NO 3 ) 5 ·H 2 Oの密度は2.641 g/cm 3である。これは、硝酸セリウムと硝酸ナトリウムの化学量論混合物を硝酸で煮沸し、40℃で蒸発させることで製造できる。結晶は透明な棒状の単斜晶系で、空間群はP 2/cである。結晶格子の大きさは、a = 21.387、b = 7.9328、c = 15.184、β = 90.657、格子あたりのV = 2576式、Z = 8である。結晶中の成分の配置は、各セリウム原子の周りに6つの硝酸塩が存在するというものであるが、セリウム原子あたり平均5つの硝酸塩基となるように、各硝酸塩基に2つの硝酸塩基がa軸に沿って原子を鎖状につなぐ。[28]

無水複硝酸塩には、Ce 2 Rb 3 (NO 3 ) 9やCe 2 K 3 (NO 3 ) 9などがある。[29]カリウム塩Ce 2 K 3 (NO 3 ) 9は、硝酸カリウムと硝酸セリウムの水溶液をモル比3:2で使用し、40 °Cで蒸発させることで作ることができる。結晶は空間群P 4 1 32の無色の立方晶系である。その式量は955.6である。20 °Cで体積が2514.1 Å 3でセル辺がa = 13.597 Åの各単位胞に3つの式が存在する。密度は2.525 g/cm 3である。この化合物では、各セリウム原子が6つの硝酸塩グループの12個の酸素原子に囲まれている。3つの硝酸塩が3次元のそれぞれで橋を形成している。これらの橋は結晶軸に沿って互いに90°ずつ3つの螺旋を形成します。[22]

セリウムに対する一価イオンの比が1.5である関連系列には、2Ce(NO 3 ) 3 ·3(NH 4 )NO 3 ·12H 2 O [20]がある。

セシウム、ナトリウム、セリウムの混合三硝酸塩Cs 2 NaCe(NO 3 ) 6は立方晶系で結晶化する。単位胞の大きさは1.1196 nm、体積は1.4034 nm 3で、1胞あたり4分子である。[30]

硝酸セリウム複塩

硝酸二アンモニウムセリウム(IV)

アルカリ金属は、硝酸セリウムとの複塩として橙赤色の単斜晶系結晶を形成する：M
2[Ce(NO
3）
6]（M = K、Rb、Cs、または[NH 4 ]）。[10]

  • 硝酸セリウムアンモニウムは、正二十面体イオン[Ce(NO
    3    ）
    6    ]2−
    これはセリウムの酸化状態が+4である。[31]これは酸化滴定の試薬として使用される。[9]
  • 硝酸セリウムカリウムK
    2    [Ce(NO
    3    ）
    6    ]    には六方晶系と単斜晶系の2種類の結晶形態があります。ゆっくりと蒸発・結晶化すると単斜晶系になります。しかし、結晶化が速いと2種類の形状が混在します。どちらの形態も、6つの硝酸基がそれぞれ2つの酸素を介してセリウム[Ce(NO
    3    ）
    6    ]2−
    この物質は、適切な化学量論量の硝酸カリウムを含む硝酸に水酸化セリウム（II）を溶解することによって作られます。六方晶系では、セリウム原子は三回軸に沿って配列しています。六方晶系では、カリウムイオンは9個の酸素原子に囲まれています。これらの結晶はオレンジ色の六角形の板状です。結晶セルには3つの分子が含まれており、体積は1063.1Å 3、寸法はa = 13.5737 Å、c = 6.6624 Å、密度は2.767 g/cm 3です。[32]

Kの単斜晶系では
2[Ce(NO
3）
6] では、セリウム原子は体心配置をしており、カリウムは10個の酸素原子に囲まれている。密度は2.798 g/cm 3で、セルには体積700.9 Å 3、寸法a = 12.707 Å、b = 6.6858 Å、c = 8.253 Å、β = 91.55°の分子が2つ含まれる。[22]

硝酸セリウムカリウムは1.5モルの水と水和物を形成する。[10]

二価金属

  • 硝酸セリウムマグネシウムMg[Ce(NO
    3    ）
    6    ⋅8時間
    2    O]     [10]
  • 硝酸セリウム亜鉛Zn[Ce(NO
    3    ）
    6    ⋅8時間
    2    O]     [10]
  • 硝酸ニッケルセリウム（II）Ni[Ce(NO
    3    ）
    6    ⋅8時間
    2    O]     [10]
  • 硝酸セリウムコバルトCo[Ce(NO
    3    ）
    6    ⋅8時間
    2    O]     [10]
  • 硝酸セリウムマンガンMn[Ce(NO
    3    ）
    6    ⋅8時間
    2    O]     [10]

その他の化合物

  • [Ce 6 O(OH) 8 (NO 3 ) 6 (H 2 O) 16 ]·(NO 3 ) 2 ·2H 2 Oは、六核セリウムの酸化物および水酸化物錯体である。脱水反応により[Ce 6 O(OH) 8 (NO 3 ) 8 ]を形成する。[33]

応用

硝酸セリウムマグネシウム（硝酸セリウムマグネシウムとも呼ばれる）は、磁気冷凍の冷媒として使用される高度に常磁性の塩である。[34] [35] : 154 この硝酸塩は、その常磁性のために、弱い相互作用によるパリティの破れを証明した1956年の重要な物理学実験に使用された。[36]

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