PROFILPELAJAR.COM

Υπερξενικό οξύ
Γενικά
Όνομα IUPAC	Διοξοτετραϋδροξυξένο
Άλλες ονομασίες	Υπερξενικό οξύ
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	H4XeO6
Μοριακή μάζα	229,3053 amu
SMILES	OXe(=O)(=O)(O)(O)O
Δομή
Μοριακή γεωμετρία	Οκταεδρική
Φυσικές ιδιότητες
Χημικές ιδιότητες
pKa	< 0 (pKa1); 4,29 (pKa2); 10,75 (pKa3); > 14 (pKa4)
	Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το υπερξενικό οξύ ή διοξοτετραϋδροξυξένο είναι μια ασταθής χημική ένωση του ξένου (Xe), ενός ευγενούς αερίου, που σχηματίζεται με τη διάλυση τετραοξειδίου του ξένου (XeO₄) σε νερό (H₂O):

$\mathrm {XeO_{4}+6H_{2}O{\xrightarrow {}}H_{4}XeO_{6}\rightleftarrows [H_{3}XeO_{6}]^{-}+H^{+}\rightleftarrows [H_{2}XeO_{6}]^{2-}+2H^{+}\rightleftarrows [HXeO_{6}]^{3-}+3H^{+}}$

Το ίδιο το υπεροξικό οξύ δεν έχει απομονωθεί έξω από υδατικό διάλυμα, γιατί σε όξινα διαλύματα διασπάται σε τριοξείδιο του ξένου (XeO₃) και διοξυγόνο (O₂)

$\mathrm {2[HXeO_{6}]^{3-}+6H^{+}{\xrightarrow {}}2XeO_{3}+4H_{2}O+O_{2}\uparrow }$

Ο χημικός τύπος του οξέος, H₄XeO₆, προέρχεται από την οκταεδρική γεωμετρία των υπερξενικών αλάτων του με αλκάλια μέταλλα^[2]^[5].

Υπερξενικά ανιόντα και άλατα

Υπερξενικά ονομάζονται τα άλατα που περιέχουν το κίτρινο^[6] ανιόν [XeO₆]^4-^[3]. Αυτό το ανιόν έχει οκταεδρική «μοριακή» γεωμετρία, όπως αποδείχθηκε με φασματοσκοπία Raman, στην οποία οι δεσμοί O-Xe-Ο έχουν γωνίες που κυμαίνονται μεταξύ 87 και 93 μοιρών^[7], ενώ το μήκος του δεσμού Xe-Ο καθορίστηκε σε 187,5 pm^[5].

Παραγωγή

Τα υπερξενικά συνθέτονται με αποπρωτονίωση τριοξειδίου του ξένου με διάλυσή τους σε μια ισχυρή βάση^[8]:

$\mathrm {2XeO_{3}+4OH^{-}{\xrightarrow {}}Xe\uparrow +[XeO_{6}]^{4-}+O_{2}\uparrow +2H_{2}O}$

Αν χρησιμοποιηθεί το υδροξείδιο το βαρίου [Ba(OH)₂] ως βάση, κρυσταλλώνεται υπερξενικό βάριο:

$\mathrm {2XeO_{3}+2Ba(OH)_{2}{\xrightarrow {}}Xe\uparrow +Ba_{2}[XeO_{6}]\downarrow +O_{2}\uparrow +2H_{2}O}$

Χημική συμπεριφορά και εφαρμογές

Τόσο το υπερξενικό οξύ όσο και το ανιόν του είναι ισχυρά οξειδωτικά αντιδραστήρια^[9], ικανά να οξειδώσουν τον άργυρο (Ag) από την οξειδωτική βαθμίδα +1 στην +3, το χαλκό (Cu) από την οξειδωτική βαθμίδα +2 στην +3^[10] και το κατιόν μαγγανίου (Mn²⁺, οξειδωτική βαθμίδα +2) σε υπερμαγγανικό ανιόν ([MnO₄]^-, οξειδωτική βαθμίδα +7)^[6]. Το υπερξενικό νάτριο (Na₄XeO₆), το υπερξενικό κάλιο (K₄XeO₆) και το υπερξενικό βάριο είναι υδατοδιαλυτά^[11] Το διάλυμα υπερξενικού βαρίου χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη για τη σύνθεση τεραοξείδιου του ξένου^[12]:

$\mathrm {Ba_{2}XeO_{6}+2H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {-2BaSO_{4}}}H_{4}XeO_{6}{\xrightarrow {}}XeO_{4}+2H_{2}O}$

Τα περισσότερα υπερξενικά μεταλλικά άλατα είναι σταθερά, με γνωστή εξαίρεση τον υπερξενικό άργυρο, που διασπάται βίαια^[10].

Το υπερξενικό νάτριο (Na₄XeO₆) χρησιμοποιείται στον αναλυτικό διαχωρισμό ιχνών αμερικίου (Am) από το κιούριο (Cm). Ο διαχωρισμός περιλαμβάνει την οξείδωση του Am³⁺ σε Am⁴⁺ από το υπερξενικό νάτριο, υπό την παρουσία ιόντων λανθανίου (La³⁺), και ακολουθείται από την επίδραση φθοριούχου ασβεστίου, που σχηματίζει αδιάλυτα φθορίδια με τα ιόντα κιουρίου (Cm³⁺) και λανθανίου (La³⁺) και διαλυτά φθορίδια με τα ιόντα αμερικίου (Am⁴⁺) και πλουτωνίου (Pu⁴⁺)^[9].

Αναφορές και παρατηρήσεις

↑ John H. Holloway, Eric G. Hope (1998), A.G. Sykes. ed.: Advances in Inorganic Chemistry, 46, Academic Press, σελ. 67. ISBN 012023646X.
↑ ^2,0 ^2,1 Ulrik K. Klaening; E. H. Appelman (Οκτώβριος 1988). "Protolytic properties of perxenic acid". Inorganic Chemistry, 27 (21): 3760–3762. doi:10.1021/ic00294a018. edit
↑ ^3,0 ^3,1 Egon Wiberg; Nils Wiberg; Arnold Frederick Holleman (2001): Inorganic chemistry. Academic Press. σελ. 400. ISBN 0123526515.
↑ Εξαιτίας της αστάθειας του ίδιου του οξέος οι σταθερές pK_a παράγονται από τις σταθερές υδρόλυσης των αντίστοιχων ανιόντων.
↑ ^5,0 ^5,1 Hamilton; Ibers, J.; Mackenzie, D. (Aug 1963). "Geometry of the Perxenate Ion". Science (New York, N.Y.) 141 (3580): 532–534. doi:10.1126/science.141.3580.532. ISSN 0036-8075. PMID 17738629. edit
↑ ^6,0 ^6,1 Cotton (2007). Advanced Inorganic Chemistry (6th ed.). Wiley-India. p. 593. ISBN 8126513381.
↑ Jeffrey L. Peterson; Howard H. Claassen; Evan H. Appelman (March 1970). "Vibrational spectra and structures of xenate(VI) and perxenate(VIII) ions in aqueous solution". Inorganic Chemistry 9 (3): 619–621. doi:10.1021/ic50085a037. edit
↑ Charlie Harding; David Arthur Johnson; Rob Janes (2002). Elements of the p block (volume 9 of Molecular world). Royal Society of Chemistry. p. 93. ISBN 0854046909.
↑ ^9,0 ^9,1 Holcomb, H. P. (March 1965). "Analytical Oxidation of Americium with Sodium Perxenate". Analytical Chemistry 37 (3): 415. doi:10.1021/ac60222a002. edit
↑ ^10,0 ^10,1 Allen J. Bard; Roger Parsons; Joseph Jordan; International Union of Pure and Applied Chemistry (1985). Standard Potentials in Aqueous Solution. CRC Press. p. 778. ISBN 0824772911.
↑ Thomas Scott; Mary Eagleson (1994). Concise encyclopedia chemistry. Walter de Gruyter. p. 1183. ISBN 3110114518.
↑ Charlie Harding; David Arthur Johnson; Rob Janes (2002). Elements of the p block. Great Britain: Royal Society of Chemistry. pp. 92–93. ISBN 0854046909.