Quenching of gadolinium(III) ion photoluminescence in liquid ammonia by solvated electron

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The effect of a solvated electron on the gadolinium(III) chloride photoluminescence in liquid ammonia at 293 K and a pressure of 8.8 atm is considered. The solubility of GdCl3 crystalline hydrate in ammonia is 5 × 10–4 M. The solvated Gd3+ ion luminescence spectrum thein this solution coincides with the hydrated Gd3+ ion luminescence spectrum in a similar aqueous solution at atmospheric pressure. The lifetime τ in the excited state (6P7/2) of the gadolinium(III) ion is longer in ammonia (2.6 ms) than in water (2.0 ms). Luminescence of (Gd3+)* in ammonia is quenched by a solvated electron (es) formed during the dissolution of lithium metal. Under these conditions, the Gd3+ and es solution is unstable, precipitates are formed, and there is a continuous change in the concentrations of the components involved in the quenching reaction (Gd3+)* + es → Gd2+. Because of this, the gadolinium ion photoluminescence intensity this not applicable to assessing the quenching efficiency by a solvated electron. The quenching efficiency (τ0–τ)/τ linear dependence the on the quencher concentration was obtained by measuring the gadolinium ion τ at a variable concentration es, which was determined from the solution optical density at 1400 nm in its absorption band. The bimolecular rate constant for the proposed quenching reaction, found from this dependence, was k = (5.3 ± 0.3) × 107 M−1 ∙ s−1.

About the authors

A. M. Abdrakhmanov

Institute of Petroleum Chemistry and Catalysis, Ufa Federal Research Center, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: abdr-73@ya.ru
Russian Federation, Ufa

G. L. Sharipov

Institute of Petroleum Chemistry and Catalysis, Ufa Federal Research Center, Russian Academy of Sciences

Email: abdr-73@ya.ru
Russian Federation, Ufa

B. M. Gareev

Institute of Petroleum Chemistry and Catalysis, Ufa Federal Research Center, Russian Academy of Sciences

Email: abdr-73@ya.ru
Russian Federation, Ufa

L. R. Yakshembetova

Institute of Petroleum Chemistry and Catalysis, Ufa Federal Research Center, Russian Academy of Sciences

Email: abdr-73@ya.ru
Russian Federation, Ufa

References

  1. Пикаев А.К., Шилов В.П., Спицын В.И. Радиолиз водных растворов лантанидов и актинидов. М.: Наука, 1983. 240 с.
  2. Шарипов Г.Л., Казаков В.П. // Изв. АН СССР. Сер. хим. 1979. № 1. C. 254. https://doi.org/10.1007/BF00925442
  3. Казаков В.П., Шарипов Г.Л. Радиолюминесценция водных растворов. М.: Наука, 1986. 136 с.
  4. Kilin S.F., Rozman I.M. // Opt. Spektrosk. 1963. V. 15. № 4. P. 494.
  5. Stein G., Tomkiewicz M. // Trans. Faraday Soc. 1971. V. 67. № 582. P. 1678. https://doi.org/10.1039/TF9716701678
  6. Sharipov G.L., Abdrakhmanov A.M., Gareev B.M., Yakshembetova L.R. // High Energy Chemistry. 2024. V. 58. № 2. P. 260–264. https://doi.org/10.1134/S0018143924020103
  7. Sharipov G.L., Gareev B.M., Abdrakhmanov A.M. // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 2020. V. 402. P. 112800. https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2020.112800
  8. Шарипов Г.Л., Гареев Б.М., Абдрахманов А.М., Якшембетова Л.Р. // Известия УНЦ РАН. 2021. № 4. С. 23. https://doi.org/10.31040/2222-8349-2021-0-4-22-29
  9. Abdrakhmanov A.M., Sharipov G.L., Gareev B.M., Yakshembetova L.R. // Journal of Luminescence. 2024. V. 273. 120694. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2024.120694
  10. Thompson J.C. Electrons in Liquid Ammonia. Oxford: Claredon, 1976, 297 p.
  11. The Engineering ToolBox (2003). Ammonia – Vapour Pressure at Gas-Liquid Equilibrium. [online] Available at: https://www.engineeringtoolbox.com/ammonia-pressure-temperature-d_361.html [Accessed 10.07.2024].
  12. Farhataziz, Perkey L.M., Hentz R.R. // J. Chem. Phys. 1974. V. 60. P. 4383. https://doi.org/10.1063/1.1680915
  13. Хайкин Г.И., Жигунов В.А., Шорников В.В. // Химия высоких энергий. 1979. Т. 13. № 4. С. 314.
  14. Кондратьева Е.В. // Опт. и спектр. 1958. Т. 5. C. 214.
  15. Кондратьева Е.В., Лазеева Г.С. // Опт. и спектр. 1960. Т. 8. C. 132.
  16. Telser Th., Schindewolf U. // Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 1984. V. 88. P. 488. https://doi.org/10.1002/bbpc.19840880514
  17. Burow D.F., Lagowski J.J. Spectroscopy of Dilute Metal-Deuteroammonia Solutions // In Solvated Electron; Hart, E.; Advances in Chemistry; ACS: DC, 1965. P. 125−137. https://doi.org/10.1021/ba-1965-0050.ch010
  18. Warshawsky I. // J. Inorg. NucI. Chem. 1963. V. 25. № 5. P. 601. https://doi.org/10.1016/0022-1902(63)80247-X
  19. Lakowicz J.R. Principles of Fluorescence Spectroscopy. Springer Science & Business Media: Science, 2007, 954 p.
  20. Kavarnos G.J., Turro N.J. // Chem. Rev. 1986. V. 86. P. 401. https://doi.org/10.1021/CR00072A005
  21. Полуэктов Н.С., Кононенко Л.И., Ефрюшина Н.П., Бельтюкова С.В. Спектрофотометрические и люминесцентные методы определения лантанидов. Киев: Наукова Думка, 1989. 256 с.
  22. Piechota E.J., Meyer G.J. // J. Chem. Educ. 2019. V. 96. № 11. P. 2450. https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.9b00489

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».