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2024年6月29日发(作者:页面布局怎么设置)
六氟合铂酸氙
发现:
“无心插柳柳成荫”,他最初的实验对象并不是稀有气体,而是铂的氟化物。
1962年,在加拿大工作的英国化学家巴特利特(Bartlett)将氧化性比氟还强的六氟化铂蒸气和氧反应,得
到一种新的深红色固体,经X射线衍射分析和其他实验确认此化合物的化学式为O2PtF6(六氟合铂酸氧),其
反应方程式为: O2+PtF6→[O2]+ [PtF6]- 考虑到此处生成氧的正氧化数物,而氧的第一电离能和氙类似(比
氙稍大,O2的第一电离能是1175.7kJ/mol,氙的第一电离能是1175.57kJ/mol),他同时还计算了晶格能,
若生成XePtF6,其晶格能只比O2PtF6小41.84kJ/mol。这说明XePtF6一旦生成,应该能稳定存在,于是他
仿照氧化氧的做法,将六氟化铂与氙按等摩尔比在室温下混合,得到一种橙黄色固体(Xe+PtF6==XePtF6),
即为六氟合铂酸氙。
意义:
这是具有历史意义的第一个含化学键的零族元素化合物,震惊了化学界。动摇了长期禁锢人们思想。打破
了绝对惰性的想法,稀有气体化合物(氧化物,氟化物,氟氧化物等)一个接一个地面世了。"惰性气体"也随
之改名"稀有气体"。
组成:
随着六氟化铂和氙的比例不同,产物的组成在一定范围内变动。(包括XeFPtF6和XeFPt2F11。)后期的实
验证明该化合物化学式并非如此简单,包括XeFPtF6和XeFPt2F11。
争议:
有人认为,六氟合铂酸氙的结构可能并非“XePtF6”,因为“Xe”是一个自由基,会发生二聚,或夺取一
个氟原子生成XeF。后期的研究表明该橘黄色固体很可能含有XePtF6、XePtF11、Xe2PtF6等成分,阴离子是
八面体型的铂氟离子,阳离子是多种多样的含氙离子。
在氟化氢溶液中制得的六氟合铂酸氙含有[PtF5]n和XeF离子,因此有人认为六氟合铂酸氙中铂与氟离子
生成聚合的网状阴离子,氙或氙与氟生成的阳离子则填充在间隙中。
二氟化氙
【中文名称】二氟化氙
【英文名称】Xenon difluoride
【结构或分子式】 分子结构: Xe 原子以 sp3d 杂化轨道成键,分子为直线形分子。
【蒸气压(Pa)】400~533(室温)
【性状】 无色透明晶体。
【溶解情况】 溶于水,在稀酸溶液中水解缓慢,在碱性溶液中迅速水解,生成三氧化
氙和氧气。
【用途】 在芳香族化合物中,是有力的氟化剂,一般用作有机氟化剂;激光的激发体。
【制备或来源】 (1)氙与氟混合加热,若氟量增加,依次可制得二氟化氙、四氟化氙、六氟
化氙。如氟、氙配料比及反应温度、反应压力选择得当,收率可提高。(2)将氙(稍过量)和氟导
入硬质玻璃反应器中,在 98066.5 帕下,光照 24 小时,也可生成二氟化氙,再经数周,就见到结晶 。
但应注意,反应器应绝对干燥,否则将腐蚀反应器。以氧化银、三氧化二镍、二氟化镍、氟化银等
为催化剂可使反应度大大提高。
【其他】 有升华性。三相点 129.03℃。可以在镍制或蒙乃尔合金的容器中存放。水溶液有刺激
气味。是极强的氧化剂,可使许多有机、无机化合物氟化而放出氙,可从氯化氢中释放氯气,将碘化钾氧
化成碘。
四氟化氙
英文名:xenon tetrafluoride
分子式:XeF4
摩尔质量:207.287g/mol
化学性质
性质:无色晶体。分子构型为平面四方形。熔点117℃。遇水发生水解,生成三氧
化氙并放出氧气。在127℃时和氢反应生成 氙和氟化氢。在加压条件下和氟反应可生
成六氟化氙。四氟化氙具有强氧化性,可将四氟化硫氧化成六氟化硫。在镍制容器中 ,
将氙气和氟气按1:5的体积比配成混合物,在0.6MPa 和400℃条件下加热数小时可制
得。用作有机化合物的氟化剂。
四氟化氙是稀有气体化合物之一。氙是稀有气体化合物最多的稀有气体元素,此外氪
的化合物也已经制得;氩、氦、氖的化合物尚未成功合成。根据电负性,原子序号越
大的稀有气体元素越容易形成化合物。氙是原子序号最大的稳定的稀有气体元素(氡
虽然序号更大但是有放射性),所以氙的化合物相对最容易合成。
六氟化氙
名称: 六氟化氙;xenon hexafluoride
资料: 分子式:XeF6
性质: 无色晶体。Xe 原子以 sp3d3杂化轨道成键,分子构型为变形八面体 。
熔点49.5℃。遇水水解生成四氟氧化氙(XeOF4)和三氧化氙(XeO3)。反应活性比二氟
化氙和四氟化氙更强。从他们分别与氢的反应条件即可知反应活性的差异(与二氟化
氙反应温度为397℃,与四氟化氙为127℃,与六氟化氙为27℃)。与二氧化硅反应可
生成具有爆炸性的物质三氧化氙,故本品不宜贮放在玻璃或石英容器中。氙气和氟气
在5MPa 的压力和250℃的高温下反应制得。用作强氧化剂和氟化剂。
三氧化氙 编辑
无色易潮解的固体,斜方晶系结晶,有强烈的爆炸性,但在干燥的空气中较稳定。溶于水,在水溶液中是很
强的氧化剂,在稀酸性溶液中是稳定的,在中性或碱性溶液中慢慢分解为Xe和O2。
化学性质编辑
高于40℃分解。吸湿能力很强。易爆炸,在潮湿空气中爆炸力很强。在水中主要以分子形式存在,但在碱
性溶液中主要以HXeO4-存在,与XeO3分子相比,HXeO4-分解的速度要快得多:
2 HXeO4- → 2 Xe +3 O2 + 2 OH-,因此三氧化氙会以HXeO4-的形式迅速分解
强碱浓度大于0.1mol/L时,三氧化氙会按下式歧化:
2 HXeO4- + 2 OH- → XeO64- + Xe +O2 + 2 H2O
碱的浓度越高,歧化速度越快,因而在碱的浓度较高时XeO64-的产率可达到50%[1]
三氧化氙是非常强的氧化剂。可以将Cl-氧化成Cl2,I-氧化为IO3-,Mn2+氧化为MnO2甚至MnO4-,
还能将醇或羧酸氧化为H2O和O2。用已知量的XeO3氧化有机物为CO2和H2O,然后用碘量法滴定剩余的
XeO3,便可准确地测出有机物的含量。特别是对于那些难于氧化的羧酸(如乙酸、琥珀酸),XeO3氧化法更
显示出优越性。XeO3的还原产物为氙,几乎不给体系带来杂质。[1]
可由氟化氙水解制得。用作氧化剂。也可作为高氙酸盐的制备原料。
结构编辑
分子结构:Xe原子以sp3杂化轨道成键,XeO3分子为三角锥形分子。
晶体结构:斜方晶系;a = 616.3pm,b = 811.5pm,c = 523.4pm;每个单元包含4个XeO3分子。[2]
制备编辑
用六氟化氙水解生成三氧化氙是传统的制备方法,有时也用四氟化氙水解歧化来制取三氧化氙,但这两个
反应都进行得很剧烈,并容易发生爆炸,下述的制备方法较安全。
制备三氧化氙的实验装置如图所示,此装置同时也用来制备高氙酸钠。
A—Pyrex玻璃筒;B—主反应瓶;C—球形烧瓶;D—连接管;E—烧瓶底部小孔;F—三通;G—储存管;
H—U形冷阱
图中A为储存二氟磷酸的有刻度的Pyrex玻璃筒,此玻璃筒用一玻璃阀门与系统相连,一个倒置的球形烧
瓶C用一个3/8英寸的连接管D连接到主反应瓶B上,在倒置的烧瓶C的底部有一孔E,在制备高氙酸钠时可
以从这里引入NaOH溶液。XeF6从储存管G中通过一个聚三氟氯乙烯的T形连接管输送到主反应器中,安装
在装置上的聚三氟氯乙烯的U形冷阱H可以很容易的与XeF6储存管G相互替换。
150mL的反应瓶B加热干燥并抽空,通过真空系统使0.83g XeF6从储存管G中转移到反应瓶中,并用液
氮使其冷却到-195℃,在瓶底形成一个直径约3cm固体片,转移完后关闭反应瓶与真空系统的隔离阀,取下储
存管G换上U形冷阱H。打开反应瓶及HOPOF2储存筒A与真空系统的隔离阀,使约1.2mL HOPOF2冷凝
在XeF6之上,然后将HOPOF2储存筒A从系统中拆除,以减小万一发生爆燃所造成的损失。将反应瓶直接升
温到22℃,XeF6溶于HOPOF2而形成黄绿色的溶液。用0℃的冷浴冷却反应瓶,而U形冷阱则用液氮冷却至
-195℃。在大约0℃时,反应瓶中开始强烈鼓泡,几乎瞬间即沉淀出白色的XeO3结晶。慢慢将剩余的HOPOF2、
HF和POF3抽出,直至没有明显的气体挥发出来为止。反应瓶中留下的结晶即为XeO3产品。[3]
四氧化氙
四氧化氙(XeO4)是氙元素的最高价氧化物,在-36℃以下为黄色固体。
基本性质编辑
xenon(VIII) oxide
其它名称 氧化氙(VIII)
性质
化学式 XeO4
摩尔质量 195.29 g mol-1
外观 ?36°C以下为黄色固体
熔点 ?35.9 °C
沸点 0 °C 分解
在水中的
溶解度 可溶
危险性 爆炸性,强氧化性
简介:
四氧化氙(化学式:XeO4)是稀有气体氙的氧化物之一,无色气体,热稳定性极差,易爆炸。低温下是黄
色固体,也极不稳定,甚至在-40℃也会发生爆炸。溶于水生成高氙酸,溶于碱生成高氙酸盐。四氧化氙只在-35.9°
C以下稳定,高于该温度时爆炸性分解为氙和氧气。
氧化性比三氧化氙更强。由高氙酸钠与浓硫酸反应制得。用作氧化剂。
结构
分子构型为四面体。四氧化氙中,氙原子的氧化态为+8,所有的价电子都用于成键。其他的氙氧化物包括
三氧化氙,二氧化氙以及存在于固态氩中的XeOO+阳离子。
反应
四氧化氙在高于?35.9°C时自发分解为氙和氧气:
XeO4 = Xe + 2 O2; ΔH = -643 kJ/mol
其他含+8氧化态的氙的化合物是XeO3F2和XeO2F4,可被质谱检测到,由四氧化氙与六氟化氙反应得到。
合成
四氧化氙的所有合成路线都以高氙酸盐作起始原料。高氙酸盐可由氙酸盐的歧化反应或用臭氧氧化氙酸盐
得到:
2 XeO4 ^2? = XeO64? + Xe + O2
2 XeO4^2? + 4 e- + 2 O3 →=2 XeO6^4- + 2 O2
高氙酸盐与硫酸反应生成不稳定的高氙酸。高氙酸脱水得到四氧化氙:
Ba2XeO6 + 2 H2SO4 ==2 BaSO4 + (H4XeO6 = 2 H2O + XeO4)
高氙酸缓慢分解歧化生成氙酸和氧气:
H4XeO6 = 1/2 O2 + H2XeO4 + H2O
高氙酸盐
高氙酸盐,英文名是perxenate,由氙酸盐在碱性介质中经歧化反应得到。可用作氧化剂。
氙的八价含氧酸盐。性质:化学通式为MnXeO6,M为碱金属元素时,n=4,M为碱土金属元素时,n=2。
碱金属、碱土金属和许多重金属、稀土金属均可生成高氙酸盐。大多数固体高氙酸盐很稳定。氧化性极强。
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