四氧化锇

维基百科,自由的百科全书
跳转至: 导航搜索
四氧化锇
识别
CAS号 20816-12-0
性质
化学式 OsO4
摩尔质量 254.23 g·mol⁻¹
外观 无色或浅黄色半透明固体
密度 4.9 g/cm³ (固)
熔点 40.25 °C
沸点 130 °C
危险性
欧盟危险性符号
剧毒剧毒 T+
警示术语 R:R26/27/28, R34
安全术语 S:S1/2, S7/9, S26, S45
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
4
1
OX
相关物质
其他阳离子 四氧化钌二氧化锇
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

四氧化锇是化学式为OsO4化合物。尽管在地壳中含量稀少,四氧化锇仍有很多用途。它有很多有趣的性质,其中之一是挥发性。

物理性质[编辑]

纯四氧化锇是无色的,但因通常混有少量二氧化锇(OsO2)而呈黄褐色。OsO4可溶于四氯化碳(CCl4),微溶于水,与水反应生成锇酸(见下文)。OsO4具有挥发性,常温下易升华。气味与臭氧相似。锇的名称起源于希腊文的“osme”,意思是“臭味”。[1]

四氧化锇的溶解度[2]
溶剂 溶解度 温度(℃)
7.24 25
四氯化碳 250 20

结构和电子排布[编辑]

锇是d0金属,因此当Os(VIII)的配位数为四时,其形状应是四面体构型。还有MnO4CrO42−也是四面体构型。

OsO4化合价为+8,这是过渡金属的最高化合价。锇原子有8个电子。如果假设每个Os-O键都提供两个电子,则该络合物总共有16个电子,与高锰酸根离子和铬酸根离子一样。

合成[编辑]

粉末状的锇在常温下与O2缓慢反应,生成OsO4。块状的锇则须加热至670 K才能被氧气氧化。[3]

Os + 2 O2 → OsO4

反应[编辑]

氧氟化物[编辑]

  • 锇有很多种氧氟化物,都对潮湿非常敏感。

在77K的低温下,四氧化锇与二氟化氪在氢氟酸溶液中反应,生成紫色的 顺式-OsO2F4[4]

OsO4 + 2 KrF2cis-OsO2F4 + 2 Kr + O2
  • OsO4与F2反应,生成黄色的OsO3F2:
2 OsO4 + 2 F2 → 2 OsO3F2 + O2
  • OsO4在常温下与等摩尔的[Me4N]F反应,在253K的温度下则与两倍的物质的量的[Me4N]F反应:[3]:
OsO4 + [Me4N]F → [Me4N][OsO4F]
OsO4 + 2 [Me4N]F → [Me4N]2[cis-OsO4F2]

烯烃的氧化[编辑]

  • OsO4能催化烯烃与过氧化氢水溶液之间的反应。化学方程式为:
R2C=CR2 + H2O2 → R2C(OH)-C(OH)R2.

反应中OsVIIIO4先与烯烃R2C=CR2发生加成反应,生成环"酯" R4C2O2OsVIO2,然后再水解,生成二醇和六价锇化合物(OsVI):

其它反应[编辑]

  • OsO4溶于碱溶液,生成锇酸盐:
OsO4 + 2 NaOH → Na2[cis-OsO4(OH)2] + O2
OsO4 + NH3 + KOH → K[Os(N)O3] + 2 H2O

[Os(N)O3]离子是OsO4的等电子体,且结构相同。与伯胺t-BuNH2[(CH3)3C-NH2]反应得到相应的亚氨基化合物:

OsO4 + 4 Me3CNH2 → Os(NCMe3)4 + 4 H2O
  • 在400K和200个大气压下,OsO4在甲醇溶液中与一氧化碳发生"还原性羰基化反应",生成三角形的Os3(CO)12:
3 OsO4 + 24 CO → Os3(CO)12 + 12 CO2[5]

此反应中锇的化合价从+8下降到0。

  • 四氧化锇也可以被碳还原:
OsO4 + 2 C → Os + 2 CO2[2]

用途[编辑]

有机合成[编辑]

OsO4广泛用于把烯烃顺式氧化成二醇。参见以上反应机理。

外部链接[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ Dr. M Thomson, Osmium tetroxide (OsO4). [1]
  2. ^ 2.0 2.1 《无机化学丛书》.张青莲 主编.第九卷.P439. 3.2.2氧化物
  3. ^ 3.0 3.1 Housecroft & Sharpe. Inorganic Chemistry. (ed 2, 2005). p 671-673
  4. ^ Christe et al. "Osmium tetrafluoride dioxide, cis-OsO2F4". J. Am. Chem. Soc. 1993, 115. doi:11279-11284
  5. ^ Housecroft & Sharpe. Inorganic Chemistry. (ed 2, 2005). p 672,710
  • Cotton, S. A. "Chemistry of Precious Metals," Chapman and Hall (London): 1997. ISBN 0-7514-0413-6.
  • Berrisford, D. J.; Bolm, C.; Sharpless, K. B., "Ligand Accelerated Catalysis", Angewandte Chemie, International Edition English, 1995, volume 34, pp. 1059-1070.