Związki radonu
Związki radonu to związki utworzone przez pierwiastek radon (Rn). Radon należy do pierwiastków o zerowej wartościowości , zwanych gazami szlachetnymi i jest mało reaktywny chemicznie . Okres półtrwania radonu-222 wynoszący 3,8 dnia sprawia, że jest on przydatny w naukach fizycznych jako naturalny znacznik . Ponieważ radon jest gazem w standardowych warunkach, w przeciwieństwie do swoich macierzystych łańcuchów rozpadu, można go łatwo wyekstrahować do celów badawczych.
Jest obojętny na najczęstsze reakcje chemiczne, takie jak spalanie , ponieważ zewnętrzna powłoka walencyjna zawiera osiem elektronów . Daje to stabilną konfigurację o minimalnej energii, w której zewnętrzne elektrony są ściśle związane. Jego pierwsza energia jonizacji – minimalna energia potrzebna do wydzielenia z niego jednego elektronu – wynosi 1037 kJ/mol. Zgodnie z tendencjami okresowymi radon ma niższą elektroujemność niż pierwiastek poprzedzający go okres, ksenon i dlatego jest bardziej reaktywny. Wczesne badania wykazały, że stabilność hydratu radonu powinna być tego samego rzędu, co stabilność hydratów chloru ( Cl
2 ) lub dwutlenku siarki ( SO
2 ) i znacznie wyższa niż stabilność hydratu siarkowodoru ( H
2 S ).
Ze względu na koszt i radioaktywność eksperymentalne badania chemiczne rzadko przeprowadza się z radonem, w związku z czym istnieje bardzo niewiele doniesień o związkach radonu, wszystkie albo fluorki , albo tlenki . Radon może zostać RnF2
utleniony przez silne środki utleniające, takie jak fluor , tworząc w ten sposób difluorek radonu ( ). Rozkłada się z powrotem na pierwiastki w temperaturze powyżej 523 K (250 ° C; 482 ° F) i jest redukowany przez wodę do gazowego radonu i fluorowodoru: można go również zredukować z powrotem do pierwiastków za pomocą wodoru gaz. Ma niską lotność i uważano, że jest
to RnF2 . Ze względu na krótki okres półtrwania radonu i radioaktywność jego związków nie było możliwe szczegółowe zbadanie tego związku. Badania teoretyczne tej cząsteczki przewidują, że odległość wiązań Rn–F powinna wynosić XeF2
2,08 ångström ( Å ) oraz że związek jest termodynamicznie bardziej stabilny i mniej lotny niż jego lżejszy odpowiednik difluorek ksenonu ( ). Cząsteczka oktaedryczna RnF
6 przewidywano, że będzie miał jeszcze niższą entalpię tworzenia niż difluorek. Uważa się, że jon [RnF] + powstaje w wyniku następującej reakcji:
- Rn (g) + 2 [O
2 ] +
[SbF
6 ] −
(s) → [RnF] +
[Sb
2 F
11 ] −
(s) + 2 O
2 (g)
Z tego powodu pentafluorek antymonu wraz z trifluorkiem chloru i N
2 F
2 Sb
2 F
11 rozważano do usuwania radonu w kopalniach uranu ze względu na tworzenie się związków radonu i fluoru. Związki radonu mogą powstawać w wyniku rozpadu radu w halogenkach radu. Jest to reakcja stosowana w celu zmniejszenia ilości radonu uciekającego z celów podczas napromieniania . Dodatkowo sole kationu [RnF] + z anionami SbF
− 6 , TaF
− 6 i BiF
− 6 są znane. Radon jest również utleniany przez difluorek ditlenku do RnF2
. w temperaturze 173 K (-100 °C; -148 °F)
Tlenki radonu należą do nielicznych innych zgłoszonych związków radonu ; potwierdzono jedynie obecność trójtlenku ( RnO
3 ). Zastrzeżono , że wyższe fluorki RnF
4 i RnF
6 są trwałe, ale ich identyfikacja jest niejasna. Można je było zaobserwować w eksperymentach, w których nieznane produkty zawierające radon destylowano razem z sześciofluorkiem ksenonu : mogły to być RnF
4 , RnF
6 lub oba. Ogrzewanie radonu w skali śladowej ksenonem, fluorem, RnO3
Twierdzono , że pentafluorek bromu i fluorek sodu lub fluorek niklu również wytwarzają wyższy fluorek, który ulega hydrolizie , tworząc . Chociaż sugerowano, że te twierdzenia w rzeczywistości wynikały z wytrącania się radonu w postaci stałego kompleksu [RnF]
+ 2 [NiF 6 ] 2− , fakt, że radon współstrąca się z roztworu wodnego z CsXeO
3 F , przyjęto jako potwierdzenie, że RnO
3 , co potwierdzają dalsze badania hydrolizowanego roztworu. To, że [RnO 3 F] − nie utworzył się w innych eksperymentach, mogło wynikać z wysokiego stężenia użytego fluoru. Badania elektromigracji sugerują także obecność kationowych [HRnO 3 ] + i anionowych [HRnO 4 ] − form radonu w słabo kwaśnym roztworze wodnym (pH > 5), przy czym procedura została wcześniej sprawdzona poprzez badanie homologicznego trójtlenku ksenonu.
Zastosowano również technikę rozpadu . Avrorin i in. podali w 1982 r., że 212 Fr kokrystalizowane z ich analogami cezu wydają się zatrzymywać chemicznie związany radon po wychwytywaniu elektronów; analogie z ksenonem sugerowały powstawanie RnO 3 , ale nie udało się tego potwierdzić.
wysokiego
radonu poza stan dwuwartościowy z powodu silnej jonowości difluorku radonu (RnF2 ) i ładunku dodatniego radonu w RnF + ; konieczne może być przestrzenne rozdzielenie RnF
2 , aby wyraźnie zidentyfikować wyższe fluorki radonu, z których oczekuje się, że RnF
4 będzie bardziej stabilny niż RnF
6 ze względu na orbitę spinową rozszczepienie powłoki radonu 6p (Rn IV miałby konfigurację z zamkniętą powłoką 6s 2
6p
2 1/2 ). Dlatego też, chociaż RnF
4 powinien mieć podobną stabilność do tetrafluorku ksenonu ( XeF
4 ), RnF
6 byłby prawdopodobnie znacznie mniej stabilny niż heksafluorek ksenonu ( XeF
6 ): sześciofluorek radonu byłby prawdopodobnie również zwykłą cząsteczką oktaedryczną , w przeciwieństwie do zniekształconej struktury oktaedrycznej z XeF
6 , ze względu na efekt pary obojętnej . Ponieważ radon jest dość elektrododatni jak na gaz szlachetny, możliwe jest, że fluorki radonu w rzeczywistości przyjmują struktury z mostkami fluorowymi i nie są lotne. Ekstrapolacja w dół grupy gazów szlachetnych sugerowałaby również możliwe istnienie RnO, RnO 2 i RnOF 4 , a także pierwszych chemicznie stabilnych chlorków gazów szlachetnych RnCl 2 i RnCl 4 , ale żadnego z nich jeszcze nie znaleziono.
karbonyl radonu (RnCO) jest stabilny i ma liniową geometrię molekularną . Stwierdzono, że cząsteczki Rn2
sprzężenie i RnXe są znacząco stabilizowane przez spin-orbita . Radon zamknięty w fulerenie zaproponowano jako lek na nowotwory . Pomimo istnienia Xe (VIII), nie twierdzono, że istnieją żadne związki Rn (VIII); RnF
8 powinien być wysoce niestabilny chemicznie (XeF 8 jest termodynamicznie niestabilny). Przewiduje się , że najbardziej stabilnym związkiem Rn(VIII) będzie nadradonian baru (Ba2RnO6 ) , analogiczny do nadksenianu baru . Niestabilność Rn(VIII) wynika z relatywistycznej stabilizacji powłoki 6s, znanej również jako efekt pary obojętnej .
Radon reaguje
. RnF2
z ciekłymi fluorkami BrF5
halogenowymi ClF , ClF3
IF7 , ClF5
, , BrF3
, i tworząc W roztworze fluorowca radon jest nielotny i występuje w postaci kationów RnF + i Rn 2+ ; dodatek anionów fluorkowych powoduje powstanie kompleksów RnF
– 3 i RnF
2 – 4 , równolegle do chemii berylu (II) i glinu (III). Standardowy potencjał elektrody pary Rn 2+ /Rn oszacowano na +2,0 V, chociaż nie ma dowodów na tworzenie się stabilnych jonów lub związków radonu w roztworze wodnym.