二氧化钋

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二氧化钋
系统名
Polonium dioxide
识别
CAS号 7446-06-2
SMILES
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(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,所有数据均出自一般条件(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 (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英语interchalcogen[5]

结构和外观[编辑]

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+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[编辑]

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[编辑]

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[编辑]

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 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,与反应。 [2][4]

二氧化钋和卤化氢的反应可以形成四卤化钋:[2]

PoO2 + 4 HFPoF4 + 2 H2O
PoO2 + 4 HClPoCl4 + 2 H2O
PoO2 + 4 HBrPoBr4 + 2 H2O
PoO2 + 4 HIPoI4 + 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,SO2SO3SeO2SeO3TeO3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钋酸根 (PoO2−
4
)的关系。

应用[编辑]

除了学术研究以外,二氧化钋目前没有用处。[6]

危险性[编辑]

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[编辑]

  1. ^ 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. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 Holleman, A. F.; Wiberg, E., Inorganic Chemistry, San Diego: Academic Press: 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. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan., Chemistry of the Elements 2nd, Oxford: Butterworth-Heinemann: 780, 1997, ISBN 0080379419 
  5. ^ Holleman, A. F.; Wiberg, E., Inorganic Chemistry, San Diego: Academic Press: 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. 
  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.