Исследователи из лозаннской EPFL сумели получить первое в истории химии молекулярное соединение празеодима со степенью окисления +4. Работа швейцарцев опубликована в JACS.
Обычно ионы лантанидов наиболее стабильны в состоянии окисления +3. А вот с со степенью окисления + 4 начинаются проблемы. До прошлого года химики выделяли только один лантаноид, способный образовывать стабильные молекулярные комплексы в степени окисления +4 – церий.
Сильная окислительная способность такого церия быстро привела к мириадам применений в катализе, материаловедении и разделении редких земель. Привлеченные универсальностью церия, исследователи пытались найти другие высокоокисленные ионы лантаноидов.
Маринелла Маццанти и ее команда, которая, к слову также недавно выделила тербий (IV), сумели захватить празеодима (IV) с помощью стабилизирующих силоксидных лигандов. Чтобы получить эти крайне нестабильные продукты, химики сначала должны были разработать новый предшественник празеодима (III), который мог бы выдержать трансформацию, поскольку предыдущие попытки получить празеодим (IV) приводили только к нежелательному катионному обмену или окислению лиганда. Получив и охарактеризовав комплекс празеодима (III), химики начали его окислять. Немедленное изменение цвета до оранжево-коричневого тона свидетельствовало о том, что реакция прошла.
Структура комплекса была подтверждена с помощью рентгеновской кристаллографии. Измерения магнитной восприимчивости накладывались на данные, полученные ранее для комплексов соседнего лантанида церия (III), которые имеют такое же количество электронов, как и празеодим (IV).
Эксперты предполагают, что соединения празеодима (IV) могут быть использованы в катализе в качестве мощных окислителей – имитируя некоторые из современных применений церия(IV). Кроме того, этот высокоокисленный лантанид может проявлять интересные магнитные и люминесцентные свойства, что может привести к появлению новых функциональных материалов.
Текст: Алексей Паевский
Willauer, A. R., Palumbo, C. T., Zivkovic, I., Fadaei Tirani, F., Douair, I., Maron, L., & Mazzanti, M. (2020). Accessing the + IV Oxidation State in Molecular Complexes of Praseodymium. Journal of the American Chemical Society. doi:10.1021/jacs.0c01204
