ラドン化合物

ラドン化合物は、ラドン（Rn）元素から形成される化合物です。ラドンは希ガス、すなわち原子価ゼロの元素であり、化学的に反応性は低いです。ラドン222の半減期は3.8日であるため、物理科学において天然トレーサーとして有用です。ラドンは通常の状態では気体ですが、その崩壊系列の親物質は気体ではないため、研究のためにそれらから容易に抽出することができます。[1]

ラドンは、その外殻に8個の電子が含まれているため、燃焼などのほとんどの一般的な化学反応に対して不活性です。これにより、外殻電子が強く結合した安定した最小エネルギー配置が形成されます。[2]ラドンの第一イオン化エネルギー（電子を1個取り出すのに必要な最小エネルギー）は1037 kJ/molです。[3]周期的傾向に従い、ラドンは1周期前の元素であるキセノンよりも電気陰性度が低いため、より反応性があります。初期の研究では、ラドン水和物の安定性は塩素（Cl
2）または二酸化硫黄（SO
2）であり、硫化水素水和物（H
2S）。[4]

二フッ化ラドンの構造

ラドンは高価（要出典）であり、放射能も強いため、実験化学研究はほとんど行われていません。その結果、ラドンの化合物はごくわずかしか報告されておらず、すべてフッ化物か酸化物です。ラドンはフッ素などの強力な酸化剤によって酸化され、二フッ化ラドン（RnF
2）。[5] [6] 523 K（250 °C; 482 °F）以上の温度で元の元素に分解し、水によってラドンガスとフッ化水素に還元されます。また、水素ガスによって元の元素に還元されることもあります。[7]揮発性が低く、 RnFであると考えられていました。
2[説明が必要]ラドンの半減期が短く、その化合物が放射能を持つため、この化合物を詳細に研究することは不可能である。この分子に関する理論的研究によると、Rn-F結合距離は2.08オングストローム（Å）であり、より軽い 二フッ化キセノン（ XeF ）よりも熱力学的に安定で揮発性が低いと予測されている。
2）。[8]八面体分子 RnF
6二フッ化物よりもさらに低い生成エンタルピーを持つことが予測された。 [9] [RnF] + イオンは次の反応によって生成されると考えられている。[10]

Rn (g) + 2 [O
2]+
[SbF
6]−
(s) → [RnF]+
[Sb
2F
11]−
(s) + 2 O
2（グ）

このため、五フッ化アンチモンは三フッ化塩素およびN
2F
2SB
2F
11ウラン鉱山におけるラドンガス除去には、ラドンフッ素化合物の形成が考慮されてきた。[1]ラドン化合物は、ラジウムハロゲン化物中のラジウムの崩壊によって形成され、この反応は照射中に標的から逃げるラドンの量を減らすために使用されてきた。[7]さらに、[RnF] +陽イオンとSbF陰イオンの塩も、ラドンフッ素化合物の形成に重要な役割を果たしている。−
6、TaF−
6、およびBiF−
6が知られている。[7]ラドンは二フッ化二酸素によってRnFに酸化される。
2173 K（−100 °C; −148 °F）で[7]

ラドン酸化物は、ラドンの他の報告された化合物の1つである。[11]三酸化物（RnO
3）が確認されている。[12]フッ素含有量の高いRnF
4およびRnF
6存在が主張されており[12]、安定していると計算されているが[13]、その正体は不明である。[12]未知のラドン含有生成物を六フッ化キセノンと一緒に蒸留した実験で観察された可能性がある。これらはRnFである可能性がある。
4、RnF
6[7]ラドンをキセノン、フッ素、五フッ化臭素、フッ化ナトリウムまたはフッ化ニッケルと微量加熱すると、より高濃度のフッ化物が生成され、加水分解されてRnOが形成されると主張されている。
3これらの主張は、ラドンが固体錯体[RnF]として沈殿したことによるものだと示唆されているが、+
2[NiF 6 ] 2− 、ラドンが水溶液からCsXeOと共沈するという事実
3FはRnOの確認として採用されている。
3加水分解溶液のさらなる研究によって裏付けられました。他の実験で[RnO 3 F] −が形成されなかったのは、使用したフッ化物濃度が高かったためかもしれません。また、電気泳動研究では、弱酸性水溶液（pH > 5）中に陽イオン性の[HRnO 3 ] +と陰イオン性の[HRnO 4 ] −のラドンが存在することが示唆されており、この手順は同族の三酸化キセノンを用いた実験によって既に検証されています。[12]

崩壊法も用いられてきた。アヴロリンらは1982年に、セシウム類似体と共結晶化した212 Fr化合物は、電子捕獲後も化学的に結合したラドンを保持しているように見えると報告した。キセノンとの類似性からRnO 3の形成が示唆されたが、これは確認できなかった。[14]

ラドンの高フッ化物を特定するのが難しいのは、二フッ化ラドン（RnF）の強いイオン性のために、ラドンが二価状態を超えて酸化されるのが運動学的に妨げられるためである可能性が高い。
2）とRnF +中のラドンの高い正電荷； RnFの空間的分離
2ラドンの高次フッ化物（RnF）を明確に識別するには、分子が必要になる場合があります。
4RnFよりも安定すると予想される
6ラドンの6p殻のスピン軌道分裂により（Rn IVは閉殻6s2
6ページ2
1/2構成）。したがって、RnF
4四フッ化キセノン（XeF
4）、RnF
6六フッ化キセノン（XeF
6): 六フッ化ラドンも、XeFの歪んだ八面体構造とは異なり、おそらく正八面体分子であると思われる。
6不活性電子対効果のためです。[15] [16]ラドンは希ガスとしては非常に電気陽性であるため、ラドンフッ化物は実際には高度にフッ素架橋された構造をとり、揮発性ではない可能性があります。[16]希ガスグループを下方に外挿すると、RnO、RnO 2、RnOF 4、および最初の化学的に安定した希ガス塩化物であるRnCl 2とRnCl 4の存在の可能性も示唆されますが、これらはいずれもまだ見つかっていません。[7]

ラドンカルボニル（RnCO）は安定しており、直線的な分子構造を持つことが予測されている。[17] Rn分子は、
2およびRnXeはスピン軌道相互作用によって著しく安定化されることがわかった。[18]フラーレン内に閉じ込められたラドンは、腫瘍の治療薬として提案されている。[19] [20] Xe(VIII)が存在するにもかかわらず、Rn(VIII)化合物の存在は主張されていない。RnF
8化学的に非常に不安定である（XeF 8は熱力学的に不安定である）。最も安定なRn(VIII)化合物は、過キセノン酸バリウムに類似した過ラドン酸バリウム（Ba 2 RnO 6）であると予測されている。[13] Rn(VIII)の不安定性は、6s殻の相対論的安定化、すなわち不活性電子対効果によるものである。[13]

ラドンは液体のハロゲン化物ClF、ClFと反応します。
3、ClF
5、BrF
3、BrF
5、そしてIF
7RnFを形成する
2ハロゲンフッ化物溶液中では、ラドンは揮発性がなく、RnF +およびRn 2+陽イオンとして存在する。フッ化物陰イオンを加えると、 RnF錯体が形成される。−
3およびRnF2−4
​ベリリウム（II）とアルミニウム（III）の化学反応と類似している。[7] Rn 2+ / Rnカップルの標準電極電位は+2.0 Vと推定されているが[21] 、水溶液中で安定なラドンイオンまたは化合物が形成されるという証拠はない。[7]

参照

参考文献

  1. ^ ab ケラー, コーネリアス; ウルフ, ウォルター; シャニ, ヤショヴァム. 「放射性核種 第2章 放射性元素と人工放射性核種」.ウルマン工業化学百科事典. ヴァインハイム: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.o22_o15. ISBN 978-3-527-30673-2。
  2. ^ Bader, Richard FW「原子と分子の電子構造入門」マクマスター大学. 2008年6月26日閲覧。
  3. ^ David R. Lide (2003). 「第10章 原子・分子・光物理学：原子と原子イオンのイオン化ポテンシャル」CRC化学物理ハンドブック（第84版）フロリダ州ボカラトン：CRCプレス。
  4. ^ Avrorin, VV; Krasikova, RN; Nefedov, VD; Toropova, MA (1982). 「ラドンの化学」.ロシア化学評論. 51 (1): 12. Bibcode :1982RuCRv..51...12A. doi :10.1070/RC1982v051n01ABEH002787. S2CID  250906059.
  5. ^ Stein, L. (1970). 「イオン性ラドン溶液」. Science . 168 (3929): 362–4 . Bibcode :1970Sci...168..362S. doi :10.1126/science.168.3929.362. PMID  17809133. S2CID  31959268.
  6. ^ ピッツァー、ケネス・S. (1975). 「ラドンと元素番号118のフッ化物」.化学通信. 44 (18): 760– 761. doi :10.1039/C3975000760b.
  7. ^ abcdefgh スタイン、ローレンス (1983). 「ラドンの化学」.ラジオキミカ・アクタ. 32 ( 1–3 ): 163– 171. doi :10.1524/ract.1983.32.13.163. S2CID  100225806.
  8. ^ Meng-Sheng Liao; Qian-Er Zhang (1998). 「XeF 2、XeF 4、KrF 2、KrF 4、RnF 2、XeCl 2、XeBr 2の化学結合：気相から固体へ」The Journal of Physical Chemistry A. 102 ( 52): 10647. Bibcode :1998JPCA..10210647L. doi :10.1021/jp9825516.
  9. ^ フィラトフ、マイケル；クレマー、ディーター（2003）「六フッ化ラドンの結合：特異な相対論的問題？」物理化学化学物理学. 5 (6): 1103. Bibcode :2003PCCP....5.1103F. doi :10.1039/b212460m.
  10. ^ Holloway, J. (1986). 「希ガスフッ化物」. Journal of Fluorine Chemistry . 33 ( 1– 4): 149. Bibcode :1986JFluC..33..149H. doi :10.1016/S0022-1139(00)85275-6.
  11. ^ Avrorin, VV; Krasikova, RN; Nefedov, VD; Toropova, MA (1982). 「ラドンの化学」.ロシア化学評論. 51 (1): 12. Bibcode :1982RuCRv..51...12A. doi :10.1070/RC1982v051n01ABEH002787. S2CID  250906059.
  12. ^ abcd Sykes, AG (1998). 「希ガス化学の最近の進歩」.無機化学の進歩. 第46巻. アカデミック・プレス. pp.  91– 93. ISBN 978-0120236466. 2012年11月2日閲覧。
  13. ^ abc Thayer, John S. (2010). 「相対論的効果と重元素の化学」.化学者のための相対論的手法. 計算化学と物理学における課題と進歩. 第10巻. p. 80. doi :10.1007/978-1-4020-9975-5_2. ISBN 978-1-4020-9974-8。
  14. ^ Avrorin, VV; Krasikova, RN; Nefedov, VD; Toropova, MA (1982). 「ラドンの化学」.ロシア化学評論. 51 (1): 12– 20. Bibcode :1982RuCRv..51...12A. doi :10.1070/RC1982v051n01ABEH002787. S2CID  250906059.
  15. ^ リープマン, ジョエル F. (1975). 「希ガスおよびフッ素化学における概念的問題 II: 四フッ化ラドンの非存在」. Inorg. Nucl. Chem. Lett . 11 (10): 683– 685. doi :10.1016/0020-1650(75)80185-1.
  16. ^ ab Seppelt, Konrad (2015). 「分子六フッ化物」. Chemical Reviews . 115 (2): 1296– 1306. doi :10.1021/cr5001783. PMID  25418862.
  17. ^ Malli, Gulzari L. (2002). 「ラドンカルボニルRnCOの存在予測」. International Journal of Quantum Chemistry . 90 (2): 611. doi :10.1002/qua.963.
  18. ^ Runeberg, Nino; Pyykkö, Pekka (1998). 「Xe 2、RnXe、Rn 2の相対論的擬ポテンシャル計算：ラドンのファンデルワールス特性」. International Journal of Quantum Chemistry . 66 (2): 131. doi :10.1002/(SICI)1097-461X(1998)66:2<131::AID-QUA4>3.0.CO;2-W.
  19. ^ ブラウン、マルコム・W. (1993年3月5日). 「化学者、不可能と思われていた化合物の作り方を発見」.ニューヨーク・タイムズ. 2009年1月30日閲覧。
  20. ^ Dolg, M.; Küchle, W.; Stoll, H.; Preuss, H.; Schwerdtfeger, P. (1991-12-20). 「HgからRnへのアブイニシオ擬ポテンシャル：II. HgからAtへの水素化物およびRnのフッ化物に関する分子計算」. Molecular Physics . 74 (6): 1265– 1285. Bibcode :1991MolPh..74.1265D. doi :10.1080/00268979100102951. ISSN  0026-8976.
  21. ^ Bratsch, Steven G. (1988年7月29日). 「298.15 Kにおける水中の標準電極電位と温度係数」. Journal of Physical and Chemical Reference Data . 18 (1): 1– 21. Bibcode :1989JPCRD..18....1B. doi :10.1063/1.55​​5839. S2CID  97185915.
「https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=ラドン化合物&oldid=1302131192」より取得