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鉲化合物

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鉲化合物是鉲元素形成的化合物，只有很少一些有所研究。[1]三氯化鉲是最先發現的鉲化合物，由伯里斯·坎寧安於1960年在勞倫斯伯克利國家實驗室製備出來。[2]唯一能在水溶液穩定的離子是三價的鉲離子，[3]而二價的具有強還原性，四價的具有強氧化性。[4]鉲的氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽和高氯酸鹽都是可溶的，而氟化物、氫氧化物和草酸鹽是難溶的。[5]

鉲的+3價態的代表的三氧化二鉲（黃綠色固體）、三氟化鉲（亮綠色固體）和三碘化鉲（檸檬黃色固體）。[4]其它+3價的還有硫化物和環戊二烯配合物。[6]+4價的典型化合物有二氧化鉲（棕褐色固體）和四氟化鉲（綠色固體）。+2價的有二溴化鉲（黃色固體）和二碘化鉲（暗紫色固體）。[4]

CfE（E=N, P, As, Sb）都有著NaCl晶型。

簡單化合物

二氧化鉲（CfO2）是棕褐色固體，屬立方晶系，晶體內的晶胞間距為531.0 ± 0.2 pm。[7]三氧化二鉲（Cf2O3）通常具有體心立方對稱性，加熱至1400℃時轉變為單斜晶系的晶體，在1750℃熔化。[7]三氧化二鉲在高溫下可以被金屬鑭還原為單質鉲。[8]

三氯化鉲（CfCl3）是翡翠綠色固體，屬六方晶系，可以通過Cf2O3和HCl氣體於500 °C反應得到。[9] CfCl3可以當作原料來製備橙黃色的三碘化物CfI3，它可以進一步被還原為薰衣草紫色的二碘化物CfI2。[10]三氯化鉲直接用氫氣還原，可以得到二氯化鉲[11]，該化合物是穩定的[12]。

三氟化鉲（CfF3）是黃綠色固體，其晶體結構在加熱至室溫之上時逐漸由正交轉變為六方。[13]四氟化鉲（CfF4）是亮綠色固體，有單斜結構。[14]

二碘化鉲（CfI2）是深紫色固體，在室溫時有穩定的菱方結構和不穩定的六方結構。三碘化鉲（CfI3）是檸檬黃色固體，有菱方結構，在約800℃升華。[15]

氟氧化鉲（CfOF）可由三氟化鉲在高溫下的水解反應製得。[16]氯氧化鉲（CfOCl）由三氯化鉲的水合物在280–320 °C的水解得到。[17]氯氧化鉲是第一個被發現的鉲化合物。[18]

硫酸鉲在1200 °C的空氣中加熱，再在500 °C的氫氣中還原，可以得到Cf2O3。[9]氫氧化物Cf(OH)3與氟化物CfF3微溶於水。[9]

多硼酸鉲（英語：Californium(III) polyborate）是一種較為特殊的化合物，化合物中存在鉲和硼酸根的共價鍵。[19]

氮化鉲（CfN）、砷化鉲（CfAs）和銻化鉲（CfSb）是鉲的氮族元素化合物，它們有著氯化鈉晶型，可由金屬鉲和相應的單質化合而成。[20]

配合物

Cf(HDPA)3·H2O的晶體照片
Cf(HDPA)3·H2O的自發螢光

三價的鉲離子可以在水溶液中以[Cf(H2O)8]3+和[Cf(H2O)9]3+水配離子的形式存在，成鹽[Cf(H2O)9](ClO4)3或[Cf(H2O)9](CF3SO3)3。[21]β-二酮類配合物（如萘甲醯三氟丙酮等）可以和Cf3+形成螯合物，從水溶液中萃取出來。[22]

三氯化鉲和過量的2,6-吡啶二甲酸（PDA）於150℃在1：1的乙醇水溶液中反應，可以製得Cf(HDPA)3·H2O[23]，它是一種電荷轉移配合物。[24]

鉲是已知可形成有機金屬化合物的金屬中，原子序第二大的元素。Cp3Cf（Cp = C5H5）由二茂鈹（Cp2Be）和三氯化鉲（CfCl3）反應得到，並通過X射線衍射進行了表徵。[25]

參見

參考文獻

  1. ^ Krebs, Robert. The History and Use of our Earth's Chemical Elements: A Reference Guide. Westport, Connecticut: Greenwood Publishing Group. 2006: 327–328. ISBN 978-0-313-33438-2. 
  2. ^ Element 98 Prepared. Science News Letters. December 1960, 78 (26).
  3. ^ CRC 2006，第4-8頁.
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  5. ^ Seaborg 2004.
  6. ^ Cotton 1999，第1163頁.
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  10. ^ Cotton, Simon. Lanthanide and Actinide Chemistry. West Sussex, England: John Wiley & Sons. 2006: 168. ISBN 978-0-470-01006-8. 
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  15. ^ Macintyre, J. E.; Daniel, F. M.; Stirling, V. M. Dictionary of inorganic compounds. London: Chapman and Hall, CRC Press. 1992: 2826. ISBN 978-0-412-30120-9. 
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  18. ^ Seaborg, Glenn T. Man-Made Transuranium Elements. Prentice-Hall. 1963. 
  19. ^ Unusual structure, bonding, and properties may provide a new possibility for a californium borate. 1 June 2015 [29 July 2015]. （原始內容存檔於2017-08-02）. 
  20. ^ Nave S E, Moore J R, Haire R G, et al. Magnetic susceptibility of CfN, CfAs and CfSb[J]. Journal of the Less Common Metals, 1986, 121: 319-324. DOI: 10.1016/0022-5088(86)90548-5
  21. ^ Galbis E, Hernández‐Cobos J, den Auwer C, et al. Solving the hydration structure of the heaviest actinide aqua ion known: The californium (III) case[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2010, 49(22): 3811-3815. DOI: 10.1002/anie.200906129
  22. ^ 張青蓮 等. 無機化學叢書 第十卷 錒系 錒系後元素. 科學出版社, 1998. pp 322. "12.2.4 鉲的水溶液化學"
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  24. ^ Liu G, Cary S K, Albrecht-Schmitt T E. Metastable charge-transfer state of californium (iii) compounds[J]. Physical Chemistry Chemical Physics, 2015, 17(24): 16151-16157. DOI: 10.1039/C5CP01855B
  25. ^ Laubereau, Peter G.; Burns, John H. Microchemical preparation of tricyclopentadienyl compounds of berkelium, californium, and some lanthanide elements. Inorganic Chemistry. 1970, 9 (5): 1091–1095. doi:10.1021/ic50087a018. 

參考書目

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