Координационные соединения нитратов индия, гадолиния и эрбия с низким содержанием мочевины

Цели. В настоящее время синтезированы и структурно охарактеризованы соединения нитратов редкоземельных элементов с мочевиной в соотношении 1:4 и индия ― в соотношении 1:6, однако практически не изучены подобные соединения с меньшим содержанием мочевины. Целью настоящей работы является продолжение поиска закономерностей образования и строения комплексов различных элементов с мочевиной.

Методы. Новые координационные соединения синтезированы и охарактеризованы методами рентгенофазового анализа, инфракрасной спектроскопии и рентгеноструктурного анализа.

Результаты. Взаимодействие нитратов гадолиния и эрбия с карбамидом (мочевиной, Ur) в водном растворе в условиях недостатка лиганда приводит к образованию ранее неизвестных координационных соединений цис-[In(Ur)₄(NO₃)₂]NO₃, [Gd(H₂O)₂(Ur)₂(NO₃)₃] и [Er(H₂O)₂(Ur)(NO₃)₃]. Показано, что комплекс индия имеет ионное, а комплексы гадолиния и эрбия ― молекулярное строение. Координационное число индия равно 6; комплексный катион имеет октаэдрическое строение с цис-расположением двух монодентатных нитратных групп. Вершины октаэдра заняты атомами кислорода четырех монодентатных молекул карбамида. Координационное число гадолиния равно 10, координационный полиэдр можно представить как искаженную пентагональную пирамиду, в вершинах которой расположены две молекулы воды, а в плоскости ― две мондентатные молекулы мочевины и три бидентатно-хелатирующие нитратные группы, ориентированные перпендикулярно плоскости бипирамиды. Координационное число эрбия равно 9, координационный полиэдр ― искаженная трехшапочная тригональная призма.

Выводы. При переходе от гадолиния к эрбию наблюдается координация одной молекулы мочевины вместо двух, координационное число уменьшается от 10 до 9. В комплексе индия координационное число равно шести; в отличие от комплексов гадолиния и эрбия комплексный катион не содержит воды, а нитратные группы являются не бидентатными, а монодентатными.

1. Varma A., Mukasyan A.S., Rogachev A.S., Manukyan K.V. Solution Combustion Synthesis of Nanoscale Materials. Chem. Rev. 2016,116(23):14493–14586. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00279

2. Stojanovic B.D., Dzunuzovic A.S., Ilic N.I. Review of methods for the preparation of magnetic metal oxides. In: Magnetic Ferroelectric, and Multiferroic Metal Oxides. 2018. P. 333–360. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-811180-2.00017-7

3. Zhuravlev V.D., Bamburov V.G., Beketov A.R., Perelyaeva L.A., Baklanova I.V., Sivtsova O.V., Vasil’ev V.G., Vladimirova E.V., Shevchenko V.G., Grigorov I.G. Solution combustion synthesis of α-Al2O3 using urea. Ceram. Int. 2013;39(2):1379–1384. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.07.078

4. Abu-Zied B.M. Controlled synthesis of praseodymium oxide nanoparticles obtained by combustion route: Effect of calcination temperature and fuel to oxidizer ratio. Appl. Surf. Sci. 2019;471:246–255. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.12.007

5. Get’man E.I., Oleksii Yu.A., Radio S.V., Ardanova L.I. Determining the phase stability of luminescent materials based on the solid solutions of oxyorthosilicates (Lu1−xLnx)[(SiO4)0.5O0.5], where Ln = La−Yb. Fine Chem. Technol. 2020;15(5):54–62. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2020-15-5-54-62

6. Lupin M.S., Peters G.E. Thermal decomposition of aluminum, iron and manganese complexes of urea. Thermochim. Acta. 1984;73(1–2):79–87. https://doi.org/10.1016/0040-6031(84)85178-3

7. Siekierski S., Salomon M., Mioduski T. (Eds.). Solubilities Data Series. V. 13. Scandium, Yttrium, Lanthanum and Lanthanide Nitrates. London: Pergamon; 1983. 514 p.

8. Худайбергенова Н., Сулайманкулов К. Системы нитрат гадолиния–карбамид–вода и нитрат иттербия–карбамид–вода при 30°С. Журн. неорган. химии. 1980;25(8):2254–2260.

9. Aitimbetov K., Sulaimankulov K.S., Batyuk A.G., Ismailov V. Systems erbium chloride–urea–water and erbium nitrate–urea–water at 30°C. Russ. J. Inorg. Chem. 1975;20(9):1391–1395.

10. Savinkina E.V., Karavaev I.A., Grigoriev M.S., Buzanov G.A., Davydova M.N. A series of urea complexes with rare-earth nitrates: Synthesis, structure and thermal decomposition. Inorg. Chim. Acta. 2022;532:120759. https://doi.org/10.1016/j.ica.2021.120759

11. Караваев И.А., Савинкина Е.В., Григорьев М.С., Бузанов Г.А., Козерожец И.В. Новые координационные соединения нитрата скандия с карбамидом – предшественники для получения наноразмерного оксида скандия. Журн. неорган. химии. 2022;67(8):1080–1086. https://doi.org/10.31857/S0044457X22080189

12. Savinkina E.V., Karavaev I.A., Grigoriev M.S. Crystal structures of praseodymium nitrate complexes with urea, precursors for solution combustion synthesis of nanoscale praseodymium oxides. Polyhedron. 2020;192:114875. https://doi.org/10.1016/j.poly.2020.114875

13. Sanctis S., Hoffmann R.C., Koslowski N., Foro S., Bruns M., Schneider J.J. Aqueous Solution Processing of Combustible Precursor Compounds into Amorphous Indium Gallium Zinc Oxide (IGZO) Semiconductors for Thin Film Transistor Applications. Chem. Asian J. 2018;13:3912. https://doi.org/10.1002/asia.201801371

14. Ullah S., Branquinho R., Mateus T., Martins R., Fortunato E., Rasheed T., Sher F. Solution Combustion Synthesis of Transparent Conducting Thin Films for Sustainable Photovoltaic Applications. Sustainability. 2020,12:10423. https://doi.org/10.3390/su122410423