酸化テルビウム(III,IV)

酸化テルビウム(III,IV)（英: Terbium(III,IV) oxide）は、化学式 Tb4O7 をもつテルビウムの酸化物で、ときに七酸化四テルビウムとも呼ばれる。TbO1.75 と表記されることもある。Tb4O7 が独立した化合物であるか、それとも酸素が侵入した酸化物系における1つの相に過ぎないかについては議論がある。Tb4O7 は商業的に重要なテルビウム化合物の1つであり、より安定な Tb(III) に加えて Tb(IV)（+4の酸化状態）を少なくとも一部含む製品としては事実上唯一のものとされる。金属シュウ酸塩の加熱により製造され、他のテルビウム化合物の調製原料として用いられるほか、電子材料やデータ記録、グリーンエネルギー技術、医用イメージングと診断、化学プロセスなどへの用途が挙げられている。 テルビウムは他に主要な酸化物として、Tb2O3、TbO2、Tb6O11 を形成する。

製法
Tb4O7 は、シュウ酸塩または硫酸塩を空気中で強熱して得ることが多い。 一般にシュウ酸塩（1000 ℃）の方が好まれ、硫酸塩はより高温を要し、Tb6O11 など酸素に富む酸化物が混入した、ほぼ黒色の生成物になりやすい。

性質
化学的性質
酸化テルビウム(III,IV)は高温で加熱すると酸素（O2）を失う。より温和な温度（約350 ℃）では可逆的に酸素を失い、18O2 との交換によって示される。これはPr6O11やV2O5にも見られる性質であり、酸素を伴う反応において、V2O5 と同様にレドックス触媒として働き得る。1916年には、加熱した Tb4O7 が石炭ガス（CO + H2）と空気の反応を触媒し、白熱し、しばしば着火に至ることが報告されている。

Tb4O7 は原子状酸素と反応して TbO2 を与えるが、より簡便な調製法も知られている。

 (s) + 6 HCl (aq) → 2  (s) + 2  (aq) + 3  (l)

Tb4O7 は他の高温濃酸とも反応してテルビウム(III)塩を与える。例えば、硫酸との反応では硫酸テルビウム(III)を生じる。また、テルビウム酸化物は塩酸とゆっくり反応して塩化テルビウム(III)水溶液と単体の塩素を生じる。常温では完全に溶解するまで1か月程度を要し得るが、温水浴中では約1週間で進行することがある。

無水塩化テルビウム(III)は、いわゆる塩化アンモニウム法により調製できる。 第1段階では、テルビウム酸化物を塩化アンモニウムとともに加熱して五塩化物のアンモニウム塩を得る。
Tb4O7 + 22NH4Cl → 4(NH4)2TbCl5 + 7H2O + 14NH3
第2段階では、真空中 350-400 ℃ で加熱して三塩化物へ変換する。
(NH4)2TbCl5 → TbCl3 + 2HCl + 2NH3

参照

関連文献

Category:テルビウムの化合物
Category:混合原子価化合物
Category:酸化物