二氧化钋
| 二氧化钋 | |
|---|---|
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| 系统名 Polonium dioxide | |
| 识别 | |
| CAS号 | 7446-06-2 |
| SMILES |
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| 性质 | |
| 化学式 | PoO2 |
| 摩尔质量 | 240.98 g/mol[1] g·mol⁻¹ |
| 外观 | 淡黄色晶体[1][2][3] |
| 密度 | 8.9 g/cm3[1] |
| 熔点 | 500 °C（773 K）（(分解)[1][2] 在 885 °C 下升华(氧存在下)[2][4]） |
| 结构 | |
| 晶体结构 | 萤石，皮尔逊符号 cF12 |
| 空间群 | Fm3m (No 225) |
| 晶格常数 | a = 0.5637 nm[3] |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |
二氧化钋 ，又称氧化钋(IV)是一种无机化合物，化学式PoO2。它是钋的三个氧化物之一，另外两个是一氧化钋(PoO) 和 三氧化钋(PoO3)。它在室温下是淡黄色晶体。在低压（例如真空）下，它会在 500 °C 以上分解成钋和氧。 它是钋最稳定的氧化物，也是一种氧族元素互化物。[5]
结构和外观
在室温下，二氧化钋有着萤石结构。当加热时，它会转变成四方晶系。萤石结构的二氧化钋是淡黄色的，而四方晶系的是红色的。 随着温度的升高，二氧化钋的颜色也越来越深，到了升华点 885 °C 时变成了巧克力色。[2][3]Po4+
的离子半径是 1.02 或 1.04 Å。因此， Po4+
/O2−
的半径比是 0.73，是形成萤石结构所需的半径比的下限，因此二氧化钋有两种结构。 当刚制备时，二氧化钋总是呈四方晶系，在静置或强烈冷却后变为萤石结构。 [6]
天然存在
二氧化钋不存在于自然界。这是由于钋在自然界中的稀有度和形成二氧化物所需的温度（250 °C）而不存在。[2]
制备
二氧化钋可以由钋和氧在 250 °C 下化合而成。它也可以由氢氧化钋(IV) (PoO(OH)2)， 二硫酸钋 (Po(SO4)2)，硒酸钋 (Po(SeO4)2)或四硝酸钋 (Po(NO3)4)的热分解而成。[2][4]
化学性质
在 200 °C的氢气下，二氧化钋会缓慢还原成金属钋。 这种还原在 250 °C 下的 氨或硫化氢中也会发生。 当二氧化钋在二氧化硫中加热到 250 °C时，一种白色物质会因此产生，可能是亚硫酸钋。[6] 当二氧化钋水解时，会形成亚钋酸（H2PoO3），并形成浅黄色沉淀。亚钋酸是两性化合物，与酸和碱反应。 [2][4]
- PoO2 + 4 HF → PoF4 + 2 H2O
- PoO2 + 4 HCl → PoCl4 + 2 H2O
- PoO2 + 4 HBr → PoBr4 + 2 H2O
- PoO2 + 4 HI → PoI4 + 2 H2O
在反应中，二氧化钋表现的像二氧化碲，形成 Po(IV) 盐。不过，氧族元素氧化物的酸性会随着族往下而变弱，因此二氧化钋和氢氧化钋(IV) 比它们较轻的同类物有更弱的酸性。[6] 举个例子，SO2、SO3、SeO2、SeO3 和 TeO3是酸性的，不过TeO2是两性的。 PoO2 也是两性的，甚至它带有一点的碱性。[7]
二氧化钋和氢氧化钾或硝酸钾的反应形成亚钋酸钾 (K2PoO3)：[6]
- PoO2 + 2 KOH → K2PoO3 + H2O
- PoO2 + 2 KNO3 → K2PoO3 +2 NO
二氧化钋和亚钋酸根 (PoO2−
3)的关系类似于三氧化钋和 钋酸根 (PoO2−
4)的关系。
应用
除了学术研究以外，二氧化钋目前没有用处。[6]
危险性
所有钋化合物，包括二氧化钋，都是强放射性 的，需要存放于手套箱。 这个手套箱还必须封闭在与手套箱类似的另一个箱中，并保持在比手套箱稍低的压力下，以防止放射性物质泄漏。 天然橡胶制成的手套不能提供足够的防护来防止钋的辐射，手术手套是必要的。 氯丁橡胶制手套比天然橡胶手套有更高的抗放射性能力。[6]
参考资料
- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Haynes, William M. (编). CRC Handbook of Chemistry and Physics 92nd. CRC Press. 2011: 4.81. ISBN 978-1-4398-5511-9.
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon, Wiberg, Nils , 编, Inorganic Chemistry, 由Eagleson, Mary; Brewer, William翻译, San Diego/Berlin: Academic Press/De Gruyter: 594, 2001, ISBN 0-12-352651-5
- ^ 3.0 3.1 3.2 Bagnall, K. W.; D'Eye, R. W. M. The Preparation of Polonium Metal and Polonium Dioxide. J. Chem. Soc. (RSC). 1954: 4295–4299 [12 June 2012]. doi:10.1039/JR9540004295. （原始内容存档于2020-05-08）. （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- ^ 4.0 4.1 4.2 Greenwood, Norman Neill; Earnshaw, Alan. Chemistry of the elements. 2016: 780. ISBN 978-0-7506-3365-9. OCLC 1040112384 （英语）.
- ^ Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon, Wiberg, Nils , 编, Inorganic Chemistry, 由Eagleson, Mary; Brewer, William翻译, San Diego/Berlin: Academic Press/De Gruyter: 585, 2001, ISBN 0-12-352651-5
- ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 Bagnall, K. W. The Chemistry of Polonium. Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry. New York: Academic Press. 1962: 197–230 [June 14, 2012]. ISBN 978-0-12-023604-6. （原始内容存档于2015-01-25）. （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- ^ Ebbing, Darrell D.; Gammon, Steven D. General Chemistry 9. Boston: Houghton Mifflin Company. 2009: 320 [June 14, 2012]. ISBN 978-0-618-85748-7. （原始内容存档于2014-05-08）. （页面存档备份，存于互联网档案馆）