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二氧化釙

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二氧化釙
系統名
Polonium dioxide
識別
CAS號 7446-06-2
SMILES
 
  • O=[Po]=O
性質
化學式 PoO2
摩爾質量 240.98 g/mol[1] g·mol⁻¹
外觀 淡黃色晶體[1][2][3]
密度 8.9 g/cm3[1]
熔點 500 °C(773 K)((分解)[1][2]
在 885 °C 下升華(存在下)[2][4]
結構
晶體結構 螢石皮爾遜符號 cF12
空間群 Fm3m (No 225)
晶格常數 a = 0.5637 nm[3]
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。

二氧化釙 ,又稱氧化釙(IV)是一種無機化合物,化學式PoO2。它是的三個氧化物之一,另外兩個是一氧化釙(PoO) 和 三氧化釙(PoO3)。它在室溫下是淡黃色晶體。在低(例如真空)下,它會在 500 °C 以上分解成釙和氧。 它是釙最穩定的氧化物,也是一種氧族元素互化物英語interchalcogen[5]

結構和外觀

在室溫下,二氧化釙有着螢石結構。當加熱時,它會轉變成四方晶系。螢石結構的二氧化釙是淡黃色的,而四方晶系的是紅色的。 隨着溫度的升高,二氧化釙的顏色也越來越深,到了升華點 885 °C 時變成了巧克力色。[2][3]Po4+
離子半徑是 1.02 或 1.04 Å。因此, Po4+
/O2−
的半徑比是 0.73,是形成螢石結構所需的半徑比的下限,因此二氧化釙有兩種結構。 當剛製備時,二氧化釙總是呈四方晶系,在靜置或強烈冷卻後變為螢石結構。 [6]

天然存在

二氧化釙不存在於自然界。這是由於釙在自然界中的稀有度和形成二氧化物所需的溫度(250 °C)而不存在。[2]

製備

二氧化釙可以由釙和氧在 250 °C 下化合而成。它也可以由氫氧化釙(IV) (PoO(OH)2), 二硫酸釙 (Po(SO4)2),硒酸釙 (Po(SeO4)2)或四硝酸釙 (Po(NO3)4)的熱分解而成。[2][4]

化學性質

在 200 °C的氫氣下,二氧化釙會緩慢還原成金屬釙。 這種還原在 250 °C 下的 硫化氫中也會發生。 當二氧化釙在二氧化硫中加熱到 250 °C時,一種白色物質會因此產生,可能是亞硫酸釙[6] 當二氧化釙水解時,會形成亞釙酸(H2PoO3),並形成淺黃色沉澱。亞釙酸是兩性化合物,與反應。 [2][4]

二氧化釙和鹵化氫的反應可以形成四鹵化釙:[2]

PoO2 + 4 HFPoF4 + 2 H2O
PoO2 + 4 HClPoCl4 + 2 H2O
PoO2 + 4 HBrPoBr4 + 2 H2O
PoO2 + 4 HIPoI4 + 2 H2O

在反應中,二氧化釙表現的像二氧化碲,形成 Po(IV) 鹽。不過,氧族元素氧化物的酸性會隨着族往下而變弱,因此二氧化釙和氫氧化釙(IV) 比它們較輕的同類物有更弱的酸性。[6] 舉個例子,SO2SO3SeO2SeO3TeO3是酸性的,不過TeO2是兩性的。 PoO2 也是兩性的,甚至它帶有一點的鹼性[7]

二氧化釙和氫氧化鉀硝酸鉀的反應形成亞釙酸鉀 (K2PoO3):[6]

PoO2 + 2 KOH → K2PoO3 + H2O
PoO2 + 2 KNO3 → K2PoO3 +2 NO

二氧化釙和亞釙酸根 (PoO2−
3
)的關係類似於三氧化釙釙酸根 (PoO2−
4
)的關係。

應用

除了學術研究以外,二氧化釙目前沒有用處。[6]

危險性

所有釙化合物,包括二氧化釙,都是強放射性 的,需要存放於手套箱。 這個手套箱還必須封閉在與手套箱類似的另一個箱中,並保持在比手套箱稍低的壓力下,以防止放射性物質泄漏。 天然橡膠製成的手套不能提供足夠的防護來防止釙的輻射,手術手套是必要的。 氯丁橡膠制手套比天然橡膠手套有更高的抗放射性能力。[6]

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Haynes, William M. (編). CRC Handbook of Chemistry and Physics 92nd. CRC Press. 2011: 4.81. ISBN 978-1-4398-5511-9. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon, Wiberg, Nils , 編, Inorganic Chemistry, 由Eagleson, Mary; Brewer, William翻譯, San Diego/Berlin: Academic Press/De Gruyter: 594, 2001, ISBN 0-12-352651-5 
  3. ^ 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. (原始內容存檔於2020-05-08). 頁面存檔備份,存於網際網路檔案館
  4. ^ 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 (英語). 
  5. ^ Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon, Wiberg, Nils , 編, Inorganic Chemistry, 由Eagleson, Mary; Brewer, William翻譯, San Diego/Berlin: Academic Press/De Gruyter: 585, 2001, ISBN 0-12-352651-5 
  6. ^ 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. (原始內容存檔於2015-01-25). 頁面存檔備份,存於網際網路檔案館
  7. ^ Ebbing, Darrell D.; Gammon, Steven D. General Chemistry 9. Boston: Houghton Mifflin Company. 2009: 320 [June 14, 2012]. ISBN 978-0-618-85748-7. (原始內容存檔於2014-05-08). 頁面存檔備份,存於網際網路檔案館