Bis(undekafluorodiantymonian) tetraksenonozłota

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Bis(undekafluorodiantymonian) tetraksenonozłota
struktura związku w układzie trójskośnym
struktura związku w układzie trójskośnym
struktura związku w układzie tetragonalnym
struktura związku w układzie tetragonalnym
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny AuXe4(Sb2F11)2
Inne wzory AuXe2+
4
(Sb
2
F
11
)2−
2

AuF
2
Xe
4
·4SbF
5
Masa molowa 1627,14 g/mol
Wygląd trójskośne ciemnoczerwone lub tetragonalne jasnobrązowe kryształy
Identyfikacja
Numer CAS 312304-18-0[1]
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Bis(undekafluorodiantymonian) tetraksenonozłota, AuXe
4
(Sb
2
F
11
)
2
nieorganiczny związek chemiczny ksenonu na zerowym stopniu utlenienia oraz złota na II stopniu utlenienia[1] z fluorem i antymonem. Ma on charakter soli, w której kationem jest AuXe2+
4
, a anionamiSb
2
F
11
. Wyniki dotyczące syntezy opublikował zespół prof. Konrada Seppelta z Wolnego Uniwersytetu Berlińskiego w październiku 2000 roku. Obok nietypowych stopni utlenienia złota i ksenonu niezwykła w tym związku jest również rola ksenonu, który występuje tutaj w charakterze ligandu metalu przejściowego[2].

AuXe
4
(Sb
2
F
11
)
2
był pierwszym przykładem związku, w którym stwierdzono istnienie wiązania chemicznego pomiędzy gazem szlachetnym i metalem szlachetnym[3]. Za jego syntezę Konrad Seppelt otrzymał w 2001 roku od Niemieckiego Towarzystwa Chemicznego nagrodę Wilhelma Klemma[4].

Otrzymywanie i właściwości[edytuj | edytuj kod]

AuXe
4
(Sb
2
F
11
)
2
został otrzymany w wyniku redukcji AuF
3
za pomocą ksenonu w obecności kwasu fluoroantymonowego. Reakcję tę przeprowadzono w temperaturze −40 °C, uzyskując ciemnoczerwony roztwór, z którego w temperaturze −78 °C wykrystalizowały trójskośne ciemnoczerwone kryształy. Na podstawie wyników badań krystalograficznych przypisano im strukturę soli AuXe2+
4
(Sb
2
F
11
)2−
2
i obliczono ich gęstość (3,696 g/cm³ w −120 °C)[2]. Związek ten jest nietrwały i traci (w sposób odwracalny) ksenon[2]:

AuXe
4
(Sb
2
F
11
)
2
⇄ Au2+
+ 4Xe + 4SbF
5
+ 2F

Z tej przyczyny do utrzymania stabilności kompleksu w temperaturze pokojowej wymagana jest atmosfera ksenonu o ciśnieniu 1000 kPa (ok. 10 atm)[2]. Po usunięciu ksenonu w warunkach próżniowych uzyskano krystaliczny heksafluoroantymonian złota(II), Au(SbF
6
)
2
, jedną z nielicznych znanych soli zawierających kation złota na II stopniu utlenienia[2][5].

Opisywany kompleks występuje w dwóch odmianach krystalicznych: trójskośnej i tetragonalnej[6]. Jasnobrązowe kryształy odmiany tetragonalnej AuXe
4
(Sb
2
F
11
)
2
krystalizują niekiedy (wraz z odmianą trójskośną) podczas powolnego chłodzenia jego roztworu w mieszaninie HF z SbF
5
z temperatury pokojowej do −40 °C[a][7].

Opisana synteza AuXe
4
(Sb
2
F
11
)
2
nie była zaplanowana. Oryginalnym zamiarem badaczy było otrzymanie fluorku złota(I) i zastosowali oni ksenon jako łagodny czynnik redukujący o bardzo słabych własnościach koordynujących po to, aby uniknąć utworzenia kompleksu – nieoczekiwanie proces redukcji zatrzymał się na II stopniu utlenienia, a ksenon skompleksował powstający kation tworząc AuXe2+
4
[2].

Przebieg reakcji[edytuj | edytuj kod]

Pośród produktów reakcji zestalonych w temperaturze −60 °C zidentyfikowano również zielone kryształy Xe+
2
Sb
4
F
21
[2] – związku scharakteryzowanego wcześniej w 1997 roku[8]. Kluczową rolę odgrywa tu ekstremalnie wysoka kwasowość Brønsteda HSbF
6
– obecne w roztworze jony AuF
4
są finalnie protonowane do kationów Au(HF)3+
4
. Kationy te, ze względu na bardzo słabe właściwości zasadowe HF, mogą być rozpatrywane niemal jak nagi kation Au3+
i dzięki temu wykazują o wiele wyższy potencjał utleniający od anionów AuF
4
. Potencjał ten jest wystarczający do reakcji redoks z ksenonem, w wyniku której powstają kationy Au2+
(HF)
n
. Reakcja kompleksowania powstających kationów złota(II) jest równowagowa:

Au2+
(HF)
n
+ 4Xe ⇌ AuXe2+
4
+ nHF

Aby jej równowaga była przesunięta w prawą stronę, ksenon musi być najsilniejszą zasadą w układzie, sytuacja taka następuje w superkwasie, jakim jest HSbF
6
. Sumaryczny przebieg reakcji także wskazuje na istotną rolę protonowania[2]:

AuF
3
+ 6Xe + 3H+
→ AuXe2+
4
+ Xe+
2
+ 3HF

Struktura[edytuj | edytuj kod]

Budowa kationu AuXe2+
4

Pod koniec lat 60. XX wieku w czasie badania struktury kompleksu XeF
2
·2SbF
5
ustalono, że anion Sb
2
F
11
zawiera fluorowe wiązanie mostkowe pomiędzy atomami antymonu[9]. Strukturę kationu oraz ogólną budowę związku ustalono w wyniku badań krystalograficznych z zastosowaniem promieniowania Mo-Kα oraz monochromatora grafitowego.

Układ trójskośny[edytuj | edytuj kod]

Temperatura pomiaru T = −120 °C; rozmiary komórki elementarnej: a = 794,0(1) pm, b = 917,7(1) pm, c = 1739,1(3) pm, α = 99,539(5)°, β = 92,640(4)°, γ = 94,646(5)°; objętość komórki krystalicznej V = 1243,4×106 pm³; grupa przestrzenna P1, liczba jednostek molekularnych w komórce Z = 2, obliczona gęstość ρcalc = 3,696 g/cm³. Na tej podstawie ustalono, że kation AuXe2+
4
ma budowę planarną, a odległość pomiędzy atomami Au i Xe wynosi 274 pm. Struktura kationu stabilizowana jest oddziaływaniami z atomami fluoru pochodzącymi z anionu[2].

Układ tetragonalny[edytuj | edytuj kod]

Temperatura pomiaru T = −100 °C; rozmiary komórki elementarnej: a = 944,1(1) pm, c = 2763,1(5) pm; objętość komórki krystalicznej V = 2463,1×106 pm³; grupa przestrzenna P43212, liczba jednostek molekularnych w komórce Z = 8[7].

Tetraxenonogold bis(undekafluorodiantimonate) - triclinic.PNG Tetraxenonogold bis(undekafluorodiantimonate) - tetragonal.png
Budowa cząsteczki AuXe
4
(Sb
2
F
11
)
2
w odmianie trójskośnej (po lewej) i tetragonalnej (po prawej)

Uwagi[edytuj | edytuj kod]

  1. Rozpuszczalność AuF
    3
    w układzie SbF
    5
    /HF jest niska – przeprowadzenie reakcji w temperaturze pokojowej umożliwia uzyskanie wyższego stężenia i krystalizację w wyższej temperaturze.


Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. a b Gary J. Schrobilgen, Matthew D. Moran: Noble-Gas Compounds. W: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Arza Seidel, Mickey Bickford (red.). T. 16. John Wiley & Sons, 2003, s. 8. DOI: 10.1002/0471238961.0315131619030818.a01.pub2. ISBN 978-0-471-23896-6.
  2. a b c d e f g h i j Konrad Seppelt, Stefan Seidel. Xenon as a Complex Ligand: The Tetra Xenono Gold(II) Cation in AuXe2+
    4
    (Sb
    2
    F
    11
    )
    2
    . „Science”. 290 (5489), s. 117–118, 2000. DOI: 10.1126/science.290.5489.117. PMID: 11021792. Bibcode2000Sci...290..117S.
     
  3. 2011 Arduengo Lecturer „Prof. Dr. Konrad Seppelt”. The University of Alabama College of Arts and Sciences. [dostęp 2016-03-09].
  4. GDCh-Preise: Wilhelm-Klemm-Preis (niem.). Die Gesellschaft Deutscher Chemiker. [dostęp 2016-03-09].
  5. Scott H. Elder, George M. Lucier, Frederick J. Hollander, Neil Bartlett. Synthesis of Au(II) Fluoro Complexes and Their Structural and Magnetic Properties. „Journal of the American Chemical Society”. 119 (5), s. 1020–1026, 1997. DOI: 10.1021/ja9630654. 
  6. Wai-Kee Li, Gong-Du Zhou, Thomas C.W. Mak: Advanced Structural Inorganic Chemistry. Oxford University Press, 2008, s. 74, 678. ISBN 0-19-921694-0.
  7. a b Thomas Drews, Stefan Seidel, Konrad Seppelt. Gold-Xenon Complexes. „Angewandte Chemie International Edition”. 41 (3), s. 454–456, 2002. DOI: <454::AID-ANIE454>3.0.CO;2-7 10.1002/1521-3773(20020201)41:3<454::AID-ANIE454>3.0.CO;2-7. 
  8. Thomas Drews, Konrad Seppelt. The Xe+
    2
    Ion–Preparation and Structure
    . „Angewandte Chemie International Edition in English”. 36 (3), s. 273–274, 1997. DOI: 10.1002/anie.199702731.
     
  9. V.M. McRae, R.D. Peacock, D.R. Russell. The crystal structure of XeF2,2SbF5. „Journal of the Chemical Society D: Chemical Communications”, s. 62–63, 1969. DOI: 10.1039/C29690000062.