Какую степень окисления проявляет ксенон в соединении перксенат натрия

Опубликовано: 12.05.2024

После того как были открыты гелий, неон, аргон и криптон, завершающие четыре первых периода таблицы Менделеева, уже не вызывало сомнений, что пятый и шестой периоды тоже должны оканчиваться инертным газом. Но найти их удалось не сразу. Это и не удивительно: в 1 м 3 воздуха всего лишь 0,08 мл ксенона. Рамзай совместно с Траверсом переработали около 100 т жидкого воздуха и получили 0,2 мл газа, который голубовато светился в электрическом разряде и давал своеобразный спектр с характерные спектральными линиями от оранжевой до фиолетовой области. Так был открыт новый инертный газ. Его назвали, ксеноном, что в переводе с греческого значит "чужой".

Получение:

Получают ректификацией жидкого воздуха. Хотя содержание ксенона в атмосфере крайне мало, именно воздух - практически единственный и неисчерпаемый источник ксенона. Неисчерпаемый - потому, что почти весь ксенон возвращается в атмосферу.

Физические свойства:

Ксенон представляет собой тяжелый, редкий и пассивный газ, который при значительном охлаждении может быть переведен в жидкое и твердое состояние. Как и все инертные газы он не имеет цвета и запаха. При высоком давлении способен образовывать кристаллические гидраты. Растворяется в воде и органических растворителях. Ксенон обладает сравнительно хорошей электропроводностью.

Химические свойства:

С точки зрения химика ксенон на самом деле оказался "чужим" среди инертных газов. Он первым вступил в химическую реакцию, первым образовал устойчивое соединение. И потому сделал неуместным сам термин "инертные газы".
Мысль о том, что ксенон может образовывать устойчивые соединения с галогенами, приходила в голову многим ученым. Так, еще в 1924 г. высказывалась идея, что фториды и хлориды ксенона термодинамически вполне стабильны и могут существовать при обычных условиях. Через девять лет эту идею поддержали и развили известные теоретики - Полинг и Оддо. Изучение электронной структуры ксенона с позиций квантовой механики привело к заключению что он должен образовывать устойчивые соединения с фтором.
Однако лишь в 1961 г. Бартлетт из газообразного гексафторида платины и газообразного ксенона получает первое химическое соединение ксенона - гексафторплатинат ксенона XePtF₆.
Заставить ксенон вступить в реакцию без участия фтора (или некоторых его соединений) пока не удалось. Все известные ныне соединения ксенона получены из его фторидов.
Советские химики внесли большой вклад в синтез и изучение соединений ксенона (В. А. Легасов). В соединениях проявляет степени окисления +2, +4, +6, +7.

Важнейшие соединения:

Дифторид ксенона XeF₂, летучие кристаллы, имеет резкий специфический запах. Он образуется при действии электрического разряда на смесь ксенона и четырехфтористого углерода. Очень чистый XeF₂ получается, если смесь ксенона и фтора облучить ультрафиолетом. Растворимость дифторида в воде невелика, однако раствор его - сильнейший окислитель. Постепенно окисляет воду, образуя ксенон, кислород и фтористый водород; особенно быстро реакция идет в щелочной среде. Тетрафторид ксенона XeF₄, вполне устойчивое соединение, молекула его имеет форму квадрата с ионами фтора по углам и ксеноном в центре. Кристаллическое вещество, во влажном воздухе взрывоопасен. Гидролизуется в воде с образованием оксида ксенона ХеО₃. Тетрафторид ксенона фторирует ртуть:
XeF₄ + 2Hg = Хе + 2HgF₂.
Платина тоже фторируется этим веществом, но только растворенным во фтористом водороде.
Гексафторид ксенона XeF₆, крист. вещество, чрезвычайно активен и разлагается со взрывом. Гидролизуется с образованием оксофторидов и оксида ксенона(VI), с растворами щелочей диспропорционирует, образуя перксенаты. Он легко реагирует с фторидами щелочных металлов (кроме LiF), образуя соединения типа CsF*XeF₆
Гексафторплатинат ксенона XePtF₆ твердое оранжево-желтое вещество. При нагревании в вакууме XePtF₆ возгоняется без разложения, в воде гидролизуется, выделяя ксенон:
2XеPtF₆+6H₂O = 2Xe+РtO₃ + 12HF
Существует также соединение Xе[PtF₆]₂. Аналогичные соединения ксенон образует с гексафторидами рутения, родия и плутония.
Оксид ксенона(VI) , бесцветные, расплывающиеся на воздухе кристаллы. Молекула ХеО₃ имеет структуру приплюснутой треугольной пирамиды с атомом ксенона в вершине. Это соединение крайне неустойчиво; при его разложении мощность взрыва приближается к мощности взрыва тротила. Растворим, сильный окислитель.
Ксенаты соли ксеноновой кислоты - H₂ХеO₄, растворимы, в щелочной среде разлагаются на ксенон и перксенаты. Окислители, взрывоопасны.
Оксид ксенона(VIII) Молекула ХеО₄ построена в виде тетраэдра с атомом ксенона в центре. Вещество это нестойко, при температуре выше 0°С разлагается на кислород и ксенон. Иногда разложение носит характер взрыва.
Перксенаты соли перксеноновой кислоты - H₄ХеO₆, кристаллич., устойчивы до 300°С, нерастворимы. Самые сильные из известных окислителей.

Применение:

В светотехнике признание получили ксеноновые лампы высокого давления. В таких лампах светит дуговой разряд в ксеноне, находящемся под давлением в несколько десятков атмосфер. Свет в ксеноновых лампах появляется сразу после включения, он ярок и имеет непрерывный спектр - от ультрафиолетового до ближней области инфракрасного. Ксеноновые лампы применяются во всех случаях, когда правильная цветопередача имеет решающее значение: при киносъемках и кинопроекции, при освещении сцены и телевизионных студий, в текстильной и лакокрасочной промышленности.
Ксеноном пользуются и медики - при рентгеноскопических обследованиях головного мозга. Как и баритовая каша, применяющаяся при просвечивании кишечника, ксенон сильно поглощает рентгеновское излучение и помогает найти места поражения. При этом он совершенно безвреден.
Радиоактивный изотоп элемента № 54, ксенон-133, используют при исследовании функциональной деятельности легких и сердца.
В виде фторидов ксенона удобно хранить и транспортировать и дефицитный ксенон, и всеразрушающий фтор. Соединения ксенона используются также как сильные окислители и фторирующие агенты.

В химии , perxenates являются солями из желтого ксенона -содержащих аниона XeO 4-
₆ . Этот анион имеет октаэдрическую молекулярную геометрию , как определено спектроскопией комбинационного рассеяния , с валентными углами O – Xe – O, изменяющимися от 87 ° до 93 °. Длина связи Xe – O, определенная методом рентгеновской кристаллографии, составила 1,875 Å.

СОДЕРЖАНИЕ

Синтез

Perxenates синтезируют путем диспропорционирования из ксенона триоксида при растворении в сильной щелочи :

2 XeO ₃ (s) + 4 OH - ( водн. ) → Xe (g) + XeO 4-
₆ (водн.) + O ₂ (г) + 2 H ₂ O (л)

Когда Ba (OH) ₂ используется в качестве щелочи, перксенат бария может кристаллизоваться из полученного раствора.

Перксеновая кислота

Перксеновая кислота представляет собой нестабильную сопряженную кислоту перксенат-аниона, образующуюся при растворении четырехокиси ксенона в воде . Он не был выделен в виде свободной кислоты, потому что в кислых условиях он быстро разлагается на триоксид ксенона и газообразный кислород :

Его экстраполированная формула H ₄ XeO ₆ выводится из октаэдрической геометрии перксенат-иона ( XeO 4-
₆ ) в его солях щелочных металлов .

Согласно косвенным расчетам p K _a водной перксеновой кислоты ниже 0, что делает ее чрезвычайно сильной кислотой. Его первая ионизация дает анион H
₃ XeO -
₆ , Который имеет AP K _на величину 4,29, еще относительно кислой. Дважды депротонированный вид H
₂ XeO 2-
₆ имеет AP K _на значение 10.81. Однако из-за его быстрого разложения в кислых условиях, как описано выше, он чаще всего известен как перксенатные соли, несущие анион XeO 4-
₆ .

Характеристики

Перксеновая кислота и анион XeO 4-
₆ оба являются сильными окислителями , способными окислять серебро (I) до серебра (III), медь (II) до меди (III) и марганец (II) до перманганата . Анион перксената нестабилен в кислых растворах и почти мгновенно восстанавливается до HXeO. -
₄ .

В натрия , калия и бария соли растворимы. Раствор перксената бария используется в качестве исходного материала для синтеза четырехокиси ксенона (XeO ₄ ) путем смешивания его с концентрированной серной кислотой :

Большинство перксенатов металлов стабильны, за исключением перксената серебра, который бурно разлагается.

Приложения

Перксенат натрия, Na ₄ XeO ₆ , можно использовать для аналитического отделения следовых количеств америция от кюрия . Разделение включает окисление Am 3+ до Am 4+ перксенатом натрия в кислом растворе в присутствии La 3+ с последующей обработкой фторидом кальция , который образует нерастворимые фториды с Cm 3+ и La 3+ , но сохраняет Am 4+ и Pu 4+ в растворах в виде растворимых фторидов.

Рекомендации

Этот материал, связанный с неорганическими соединениями, является незавершенным . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

Ксенон (лат. Xenonum), Xe, химический элемент VIII группы периодической системы Д. И. Менделеева, относится к инертным газам; атомный номер 54, атомная масса 131,30. На Земле Ксенон присутствует главным образом в атмосфере. Атмосферный Ксенон состоит из 9 стабильных изотопов, среди которых преобладают 129 Хе, 131 Хе и 132 Хе.

Получение:

Физические свойства:

Химические свойства:

Важнейшие соединения:

Дифторид ксенона XeF2 , летучие кристаллы, имеет резкий специфический запах. Он образуется при действии электрического разряда на смесь ксенона и четырехфтористого углерода. Очень чистый XeF2 получается, если смесь ксенона и фтора облучить ультрафиолетом. Растворимость дифторида в воде невелика, однако раствор его - сильнейший окислитель. Постепенно окисляет воду, образуя ксенон, кислород и фтористый водород; особенно быстро реакция идет в щелочной среде.

Тетрафторид ксенона XeF4 , вполне устойчивое соединение, молекула его имеет форму квадрата с ионами фтора по углам и ксеноном в центре. Кристаллическое вещество, во влажном воздухе взрывоопасен. Гидролизуется в воде с образованием оксида ксенона ХеО3. Тетрафторид ксенона фторирует ртуть:
XeF4 + 2Hg = Хе + 2HgF2.
Платина тоже фторируется этим веществом, но только растворенным во фтористом водороде.

Гексафторид ксенона XeF6 , крист. вещество, чрезвычайно активен и разлагается со взрывом. Гидролизуется с образованием оксофторидов и оксида ксенона(VI), с растворами щелочей диспропорционирует, образуя перксенаты. Он легко реагирует с фторидами щелочных металлов (кроме LiF), образуя соединения типа CsF*XeF6

Гексафторплатинат ксенона XePtF6 твердое оранжево-желтое вещество. При нагревании в вакууме XePtF6возгоняется без разложения, в воде гидролизуется, выделяя ксенон:
2XеPtF6+6H2O = 2Xe+РtO3 + 12HF
Существует также соединение Xе[PtF6]2. Аналогичные соединения ксенон образует с гексафторидами рутения, родия и плутония.
Оксид ксенона(VI) , бесцветные, расплывающиеся на воздухе кристаллы. Молекула ХеО3 имеет структуру приплюснутой треугольной пирамиды с атомом ксенона в вершине. Это соединение крайне неустойчиво; при его разложении мощность взрыва приближается к мощности взрыва тротила. Растворим, сильный окислитель.
Ксенаты соли ксеноновой кислоты - H2ХеO4, растворимы, в щелочной среде разлагаются на ксенон и перксенаты. Окислители, взрывоопасны.

Оксид ксенона(VIII) Молекула ХеО4 построена в виде тетраэдра с атомом ксенона в центре. Вещество это нестойко, при температуре выше 0°С разлагается на кислород и ксенон. Иногда разложение носит характер взрыва.

Перксенаты соли перксеноновой кислоты - H4ХеO6, кристаллич., устойчивы до 300°С, нерастворимы. Самые сильные из известных окислителей.

Применение:

Соединения со степенями окисления +2, +4, +6. Основными соединениями, из которых получают многочисленные производные инертных газов, являются фториды. Кроме того, фториды инертных газов используются в качестве фторирующих агентов и окислителей.

Ксенон горит в атмосфере фтора ярким пламенем, состав продуктов окисления зависит от соотношения реагентов, времени и условий синтеза:

Соединение	XeF₂	XeF₄	XeF₆
Плотность, кг/м 3	4,32	4,04	-
Т.пл., ºС

С ростом степени окисления ксенона у соединений ослабляются основные свойства и усиливаются кислотные. Так, XeF₂ является типичным основным соединением и может образовывать катионные комплексы, например:

Кроме того, XeF₂ вступает в реакции обмена, образуя солеподобные соединения:

Фторид ксенона(VI) – белое кристаллическое вещество, устойчивое при комнатной температуре, чрезвычайно химически активное, например:

XeF₆ проявляет амфотерные свойства. При взаимодействии с кислыми фторидами, образуются производные катионного комплекса [XeF₅] + , например:

При взаимодействии с основными фторидами образуются гепта- и октафтороксенаты(VI):

Фтороксенаты цезия и рубидия устойчивы, разлагаются при температуре выше 400 ºС.

Оксофторид ксенона(VI) - XeOF₄ – бесцветная жидкость, замерзающая при –28 ºС. Молекула имеет геометрию тетрагональной пирамиды:

Оксид ксенона(VI) – ХеО₃ - белое, нелетучее вещество, чрезвычайно взрывчатое соединение.

Молекула оксида имеет геометрию тригональной пирамиды. Образуется в результате гидролиза фторида и оксофторида ксенона(VI):

Соединения со степенями окисления +8. Производные ксенона(VIII) – оксид XeO₄ и оксофторид XeO₃F₂ - преимущественно кислотные соединения.

Молекула XeO₄ имеет геометрию тетраэдра с атомом ксенона в центре. Оксид получают действием безводной серной кислоты на гексаоксоксенат(VIII) бария при комнатной температуре:

В обычных условиях XeO₄ газ, медленно разлагается даже при температуре –40 °С:

Гексаоксоксенат(VIII)-анион (перксенат-анион - XeО₆ 4- ) имеет геометрию октаэдра с атомом ксенона в центре. Соли - гексаоксоксенаты(VIII) Nа₄XeО₆·6H₂О, Nа₄XeО₆·8H₂О, Ва₂XeО₆·1,5H₂О – устойчивые соединения, в воде практически не растворяются.

Все соединения ксенона – сильные окислители. Так, анион XeО₆ 4- в кислой среде более сильный окислитель, чем перманганат-анион и фтор, Еº(XeО₆ 4- /Хе) = 3,0 В. С помощью соединений ксенона удалось перевести в высшую степень окисления практически все элементы. Например с помощью XeF₂ получены AuF₅, BrF₇.

Список рекомендуемой литературы

1. Глинка Н.Л. Общая химия. Л.: Химия, 1985.

2. Общая химия / Под ред. Е.М. Соколовской и Л.С. Гузея. М.: Из-во МГУ, 1989.

3. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа, 1988.

4. Хомченко Г.П., Цитович И.К. Неорганическая химия. М.: Высшая школа, 1987.

5. Хьюи Дж. Неорганическая химия. Строение вещества и реакционная способность. М.: Мир, 1987.

6. Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Основы неорганической химии. М.: Мир, 1979.

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.
Лекция № 1	Водород………………………………………………………. ….
Лекция № 2	Элементы VII-A-подгрупы (галогены)………….……. ………
Лекция № 3	Элементы VIA-подгруппы………………………….………..….
3.1	Кислород и его соединения…………………….………. ……
3.2	Сера и ее соединения………………………………………………. …. …
3.3	Элементы подгруппы селена. …. …
Лекция № 4	Элементы VA-подгруппы……………………….…………. …. ….
4.1	Азот …………………….…………………………..……………………..…….
4.2	Фосфор ……………………….……………………………………………….
4.3	Элементы подгруппы мышьяка………………………………………. …. ….
Лекция № 5	Элементы IVA-подгруппы………………………………. ….
5.1	Углерод ……………………………………………………. ….
5.2	Кремний …………………………………………………………………. …. ……
5.3	Германий, олово, свинец………………………………………………. …..
Лекция № 6	Элементы IIIA-подгруппы……………………………………. …. …..
6.1	Бор …………………….…………….………………. …. ….
6.2	Алюминий ……………………..……..…….………. …..….
6.3	Подгруппа галлия……………………………….
Лекция № 7	Элементы IIA-подгруппы…………………. ….
7.1	Бериллий ……………………………………………. ….
7.2	Магний …………………………………………………. ….
7.3	Щелочноземельные металлы. …….…………….
7.4	Элементы IA-подгруппы (щелочные металлы)………………………..………….
Лекция № 8	Общая характеристика d-элементов. Элементы IIIВ – VB подгрупп (подгруппы скандия, титана и ванадия).
8.1	Общая характеристика d-элементов………………………………. …. ….
8.2	Элементы IIIВ подгруппы (подгруппа скандия)……………………. ….….
8.2	Элементы IVВ подгруппы (подгруппа титана)……………………. ….
8.3	Элементы VB подгруппы (подгруппа ванадия)
Лекция № 9	Элементы VIВ и VII подгрупп (подгруппы хрома и марганца)………………….
9.1	Элементы VIВ-подгруппы (подгруппа хрома)…………. ….
9.2	Элементы VIIВ-подгруппы (подгруппа марганца)……. ……
Лекция № 10	Элементы VIIIB-подгруппы ……………………………. …..
10.1	Элементы триады железа…………….……………. ….
10.2	Платиновые металлы……………………. …. ….
Лекция № 11	Элементы IB- и IIB-подгрупп (подгруппы меди и цинка)…….……………………….
11.1	Элементы IB-подгруппы (подгруппа меди)…………………………. ……
11.2	Элементы IIB-подгруппы (подгруппа цинка)………………………. ….
Лекция № 12 12.1	Химия f-элементов Лантаниды.
12.2	Актиниды.
Лекция № 13	Инертные газы.
13.1	Гелий. Неон. Аргон.
13.2	Элементы подгруппы криптона.
Список рекомендуемой литературы……………………. ……

Лекции по химии элементов / Учебное пособие для студентов химических специальностей

Э.А. Гюннер,

В.Ф. Шульгин, Н.С. Певзнер

Редактор: Н.А. Василенко

Подписано к печати 2010 г. Формат 60x84/8 Бумага тип. ОП

Объем 4,0 п.л. Тираж: 100 экз. Заказ - № 107 Цена договорная

95007, г. Симферополь, пр. им. академика Вернадского, 4

Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского

studopedia.org - Студопедия.Орг - 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.004 с) .

InChI = 1S / O3Xe / c1-4 (2) 3 N Ключ: ZWAWYSBJNBVQHP-UHFFFAOYSA-N N

Ксенон триоксид является нестабильным соединением из ксенона в его +6 , степени окисления . Это очень мощный окислитель , который медленно высвобождает кислород из воды, что ускоряется воздействием солнечного света. При контакте с органическими материалами он опасно взрывоопасен. Когда он взрывается, он выделяет ксенон и кислород.

Содержание

Триоксид ксенона является сильным окислителем и может окислять большинство веществ, которые вообще поддаются окислению. Однако он действует медленно, и это снижает его полезность. [2]

При температуре выше 25 ° C триоксид ксенона очень подвержен сильному взрыву:

При растворении в воде образуется кислый раствор ксеновой кислоты :

Этот раствор стабилен при комнатной температуре и не обладает взрывоопасными свойствами триоксида ксенона. Он количественно окисляет карбоновые кислоты до диоксида углерода и воды . [3]

Альтернативно, он растворяется в щелочных растворах с образованием ксенатов . HXeO -
₄ анион является преобладающим веществом в растворах ксената. [4] Они нестабильны и начинают диспропорционировать на перксенаты (степень окисления +8), ксенон и газообразный кислород. [5] Твердое perxenates содержащего XEO 4-
₆ были изолированы в результате реакции XeO
₃ с водным раствором гидроксидов. Триоксид ксенона реагирует с неорганическими фторидами, такими как KF, RbF или CsF, с образованием стабильных твердых веществ в форме MXeO.
₃ F . [6]

Гидролиз гексафторида ксенона или тетрафторида ксенона дает раствор, из которого можно получить бесцветные кристаллы XeO ₃ путем выпаривания. [7] Кристаллы стабильны в течение нескольких дней в сухом воздухе, но легко впитывают воду из влажного воздуха, образуя концентрированный раствор. Кристаллическая структура орторомбическая с a = 6,163 Å, b = 8,115 Å, c = 5,234 Å, и 4 молекулы на элементарную ячейку. Плотность 4,55 г / см 3 . [8]


шарообразная модель части кристаллической структуры XeO ₃	модель, заполняющая пространство	координационная геометрия Xe

С XeO ₃ следует обращаться с большой осторожностью. Образцы взорвались, когда их не трогали при комнатной температуре. Сухие кристаллы взрывчато реагируют с целлюлозой. [8] [9]

Читайте также: