Tetrachlorek ksenonu
| |||||||||||||||
| |||||||||||||||
Ogólne informacje | |||||||||||||||
Wzór sumaryczny |
XeCl4 | ||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Masa molowa |
273,10 g/mol | ||||||||||||||
Identyfikacja | |||||||||||||||
Numer CAS | |||||||||||||||
| |||||||||||||||
Podobne związki | |||||||||||||||
Podobne związki |
Tetrachlorek ksenonu (nazwa Stocka: chlorek ksenonu(IV)), XeCl
4 – nietrwały nieorganiczny związek chemiczny ksenonu na IV stopniu utlenienia z chlorem.
Obliczenia teoretyczne
[edytuj | edytuj kod]W celu ustalenia, czy związek ten jest stabilny przeprowadzone zostały teoretyczne obliczenia termodynamiczne. Ciepło tworzenia z pierwiastków w reakcji Xe (g) + 2 Cl2 (g) → XeCl4 (g) oszacowano na 50,9–61,1 kcal/mol, a energię dysocjacji w reakcji ¼ XeCl4 (g) → ¼ Xe (g) + Cl na 13,3–15,8 kcal/mol. Oznaczało to, że tetrachlorek ksenonu może istnieć, jednak nie będzie związkiem stabilnym[1]. Obliczony potencjał jonizacji XeCl
4 wynosi 11,5 eV[2]. Niska stabilność XeCl
4 została później potwierdzona za pomocą symulacji wykorzystujących poszerzoną teorię perturbacyjną Rayleigh-Schroedingera I i II rzędu[3].
Próby syntezy
[edytuj | edytuj kod]Próba jego otrzymania poprzez podmianę atomów fluoru atomami chloru w reakcji XeF
4 z BCl
3 zakończyła się niepowodzeniem[4] – pośród produktów zamiast XeCl
4 wykryto Xe, Cl
2 i BF
3[5]. Niezwykle krótko żyjące cząsteczki związku udało się natomiast uzyskać za pomocą reakcji jądrowej. Powstawanie XeCl
4 zaobserwowano bowiem podczas badania rozpadu β− anionu 129
ICl−
4[6]. Reakcję, która nastąpiła, można zapisać następująco:
- 129
ICl−
4 → 129
XeCl
4 + e−
+ νe
Reakcja przeprowadzona została w temperaturze 4,2 K z wykorzystaniem K129
ICl
4·H
2O, zawierającego izotop 129 jodu o okresie półtrwania 1,6×106 lat; powstający z niego 129
Xe jest izotopem stabilnym. Efekt reakcji wykryto poprzez detekcję promieniowania gamma o energii 40 keV, które było wynikiem przejścia jądra atomu 129 z pierwszego stanu wzbudzonego do stanu podstawowego[7]. Na tej podstawie oszacowano minimalny czas, przez który cząsteczka XeCl
4 zachowuje stabilność, na ∼10−9 s[6].
Właściwości
[edytuj | edytuj kod]W trakcie badań 129
XeCl
4 metodą spektroskopii Mössbauera zmierzono, że średni okres trwania atomu 129
Xe w stanie wzbudzonym wynosi 1,46×10−9 s. Udało się również ustalić, że na każdym z atomów chloru w cząsteczce tetrachlorku ksenonu istnieje cząstkowy ładunek −0,5 e[8].
Potencjalne zastosowanie
[edytuj | edytuj kod]Istnieje możliwość zastosowania XeCl
4 do naprawy masek fotolitograficznych. W procesie tym nadmiarowa warstwa chromu osadzona na powierzchni kwarcu jest usuwana za pomocą skoncentrowanej wiązki jonów, które powstają w wyniku oddziaływania wiązki elektronów z tak dobranym gazem, aby efektywnie trawić chrom, ale jednocześnie w możliwie małym stopniu naruszać powierzchnię kwarcu. Obliczenia wskazują, że XeCl
4 ma odpowiednie właściwości do tego celu[9].
Zobacz też
[edytuj | edytuj kod]Uwagi
[edytuj | edytuj kod]Przypisy
[edytuj | edytuj kod]- ↑ James H. Waters , Harry B. Gray , Bond Energies and Ionic Character of Inert Gas Halides, „Journal of the American Chemical Society”, 85 (6), 1963, s. 825–826, DOI: 10.1021/ja00889a045 [dostęp 2024-07-03] (ang.).
- ↑ Charles E. Melton , Hubert W. Joy , Calculated Ionization Potential of Chloro- and Fluoromethanes, Tetrafluoromethane (CF4), Xenon Tetrafluoride (XeF4), and Xenon Tetrachloride (XeCl4), „The Journal of Chemical Physics”, 42 (8), 1965, s. 2982–2982, DOI: 10.1063/1.1703282 [dostęp 2024-07-03] (ang.).
- ↑ E. Lombardi i inni, Validity of the three‐center, four‐electron model for stability of rare gas halides on the basis of exchange perturbation theory, „International Journal of Quantum Chemistry”, 8 (3), 1974, s. 335–345, DOI: 10.1002/qua.560080303 [dostęp 2024-07-03] (ang.).
- ↑ N. Bartlett , The chemistry of the noble gases, „Endeavour”, 23 (88), 1964, s. 3–7, ISSN 0160-9327 (ang.).
- ↑ Jamie Haner , Gary J. Schrobilgen , The Chemistry of Xenon(IV), „Chemical Reviews”, 115 (2), 2015, s. 1255–1295, DOI: 10.1021/cr500427p [dostęp 2024-07-03] (ang.).
- ↑ a b G.J. Perlow , M.R. Perlow , Mössbauer Effect Evidence for the Existence and Structure of XeCl4, „The Journal of Chemical Physics”, 41 (4), 1964, s. 1157–1158, DOI: 10.1063/1.1726022 [dostęp 2024-07-03] (ang.).
- ↑ G.J. Perlow , M.R. Perlow , Production of xenon compounds by the β-decay of iodine in iodine compounds, [w:] Chemical Effects Of Nuclear Transformations. Vol. II. Proc. Symp., Vienna 7-11 December 1964, Wiedeń: International Atomic Energy Aagency, 1965, s. 443–458 [dostęp 2024-07-03] (ang.).
- ↑ G.J. Perlow , M.R. Perlow , Studies of Xenon Chlorides and Other Xenon Compounds by the Mössbauer Effect in 129Xe, „The Journal of Chemical Physics”, 48 (3), 1968, s. 955–961, DOI: 10.1063/1.1668848 [dostęp 2024-07-03] (ang.).
- ↑ Tristan Bret i inni, Beam-induced etching, patent US 7670956B2, 2 marca 2010 (ang.).