二氧化釙
二氧化釙 ，又稱氧化釙(IV)是一種無機化合物，化學式PoO2。它是釙的三個氧化物之一，另外兩個是一氧化釙(PoO) 和 三氧化釙(PoO3)。它在室溫下是淡黃色晶體。在低壓（例如真空）下，它會在 500 °C 以上分解成釙和氧。 它是釙最穩定的氧化物，也是一種氧族元素互化物。[5]
| 二氧化釙 | |
|---|---|
| |
| 系統名 Polonium dioxide | |
| 識別 | |
| CAS號 | 7446-06-2 |
| SMILES |
|
| 性質 | |
| 化學式 | PoO2 |
| 摩爾質量 | 240.98 g/mol[1] g·mol⁻¹ |
| 外觀 | 淡黃色晶體[1][2][3] |
| 密度 | 8.9 g/cm3[1] |
| 熔點 | 500 °C（773 K）（(分解)[1][2] 在 885 °C 下升華(氧存在下)[2][4]） |
| 結構 | |
| 晶體結構 | 螢石，皮爾遜符號 cF12 |
| 空間群 | Fm3m (No 225) |
| 晶格常數 | a = 0.5637 nm[3] |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
結構和外觀
在室溫下，二氧化釙有着螢石結構。當加熱時，它會轉變成四方晶系。螢石結構的二氧化釙是淡黃色的，而四方晶系的是紅色的。 隨着溫度的升高，二氧化釙的顏色也越來越深，到了升華點 885 °C 時變成了巧克力色。[2][3]Po4+
的離子半徑是 1.02 或 1.04 Å。因此， Po4+
/O2−
的半徑比是 0.73，是形成螢石結構所需的半徑比的下限，因此二氧化釙有兩種結構。 當剛製備時，二氧化釙總是呈四方晶系，在靜置或強烈冷卻後變為螢石結構。 [6]
天然存在
二氧化釙不存在於自然界。這是由於釙在自然界中的稀有度和形成二氧化物所需的溫度（250 °C）而不存在。[2]
製備
二氧化釙可以由釙和氧在 250 °C 下化合而成。它也可以由氫氧化釙(IV) (PoO(OH)2)， 二硫酸釙 (Po(SO4)2)，硒酸釙 (Po(SeO4)2)或四硝酸釙 (Po(NO3)4)的熱分解而成。[2][4]
化學性質
在 200 °C的氫氣下，二氧化釙會緩慢還原成金屬釙。 這種還原在 250 °C 下的 氨或硫化氫中也會發生。 當二氧化釙在二氧化硫中加熱到 250 °C時，一種白色物質會因此產生，可能是亞硫酸釙。[6] 當二氧化釙水解時，會形成亞釙酸（H2PoO3），並形成淺黃色沉澱。亞釙酸是兩性化合物，與酸和鹼反應。 [2][4]
- PoO2 + 4 HF → PoF4 + 2 H2O
- PoO2 + 4 HCl → PoCl4 + 2 H2O
- PoO2 + 4 HBr → PoBr4 + 2 H2O
- PoO2 + 4 HI → PoI4 + 2 H2O
在反應中，二氧化釙表現的像二氧化碲，形成 Po(IV) 鹽。不過，氧族元素氧化物的酸性會隨着族往下而變弱，因此二氧化釙和氫氧化釙(IV) 比它們較輕的同類物有更弱的酸性。[6] 舉個例子，SO2、SO3、SeO2、SeO3 和 TeO3是酸性的，不過TeO2是兩性的。 PoO2 也是兩性的，甚至它帶有一點的鹼性。[7]
二氧化釙和氫氧化鉀或硝酸鉀的反應形成亞釙酸鉀 (K2PoO3)：[6]
- PoO2 + 2 KOH → K2PoO3 + H2O
- PoO2 + 2 KNO3 → K2PoO3 +2 NO
應用
除了學術研究以外，二氧化釙目前沒有用處。[6]
危險性
所有釙化合物，包括二氧化釙，都是強放射性 的，需要存放於手套箱。 這個手套箱還必須封閉在與手套箱類似的另一個箱中，並保持在比手套箱稍低的壓力下，以防止放射性物質泄漏。 天然橡膠製成的手套不能提供足夠的防護來防止釙的輻射，手術手套是必要的。 氯丁橡膠制手套比天然橡膠手套有更高的抗放射性能力。[6]
參考資料
- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Haynes, William M. (編). CRC Handbook of Chemistry and Physics 92nd. CRC Press. 2011: 4.81. ISBN 978-1-4398-5511-9.
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon, Wiberg, Nils , 編, Inorganic Chemistry, 由Eagleson, Mary; Brewer, William翻譯, San Diego/Berlin: Academic Press/De Gruyter: 594, 2001, ISBN 0-12-352651-5
- ^ 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. （原始內容存檔於2020-05-08）. （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
- ^ 4.0 4.1 4.2 Greenwood, Norman Neill; Earnshaw, Alan. Chemistry of the elements. 2016: 780. ISBN 978-0-7506-3365-9. OCLC 1040112384 （英語）.
- ^ Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon, Wiberg, Nils , 編, Inorganic Chemistry, 由Eagleson, Mary; Brewer, William翻譯, San Diego/Berlin: Academic Press/De Gruyter: 585, 2001, ISBN 0-12-352651-5
- ^ 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. （原始內容存檔於2015-01-25）. （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
- ^ Ebbing, Darrell D.; Gammon, Steven D. General Chemistry 9. Boston: Houghton Mifflin Company. 2009: 320 [June 14, 2012]. ISBN 978-0-618-85748-7. （原始內容存檔於2014-05-08）. （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）