p區元素(三):鹵素與惰性氣體

氙的氧化物和氧氟化物

一旦證明氙能鍵合氟,下一個顯而易見的問題就是它能否也鍵合氧——答案是能,只是要「嬌氣」得多。把氟化物水解,會打開一個雖小卻驚人的氙氧化物和氧氟化物家族,這些化合物裡氙與氧相連、有時還伴著氟,並處於 +6 或 +8 的高正氧化態。

兩個例子展示了它的跨度。三氧化氙 XeO3 在 XeF6 與水反應時生成;氙處於 +6 態,分子呈三角錐形(按價層電子對互斥,三個鍵加一對孤對),它是一種危險的爆炸性固體——生動地提醒我們,把氧拉到稀有氣體身上會儲存大量能量。像 XeOF4(氙 +6,四方錐形)和 XeO2F2 這樣的氧氟化物,是把氧和氟結合在同一個氙上的中間物種。最頂端是處於 +8 態的氙:XeO4 是一種易揮發、會爆炸的氣體,而在鹼性溶液中製得的過氙酸根 XeO6^4-,是已知最強的氧化劑之一,做成鹽時還相當穩定。

這些化合物作為稀有氣體化學觸及的最遠邊界而意義重大,它們證明氙能支撐起自己最高的氧化態,並在其含氧酸根裡表現得很像一個正常的主族元素在形成含氧酸。過氙酸根在分析中甚至是一種有用且極強的氧化劑。幾句老實的告誡:它們個個都是強氧化劑,其中幾種(XeO3、XeO4)會劇烈爆炸,所以只能微量製備和操作。和氟化物一樣,其成鍵是極性的,最好用分子軌道的觀念處理;而這套豐富的含氧化學基本上是氙獨有的——較輕的稀有氣體根本達不到這些氧化態。

水解 XeF6 得到 XeO3,一種無色固體,其中氙為 +6、呈三角錐形;濃縮或乾燥後,它會毫無預兆地爆炸——純粹的稀有氣體化學,卻儲著不容小覷的能量。

XeO3 證明氙與氧能達到 +6——也警示其中儲存了多少能量。

XeO3 和 XeO4 會劇烈爆炸,而這些物種全都是強氧化劑;這套含氧化學基本上是氙獨有的,遠非較輕的稀有氣體所能企及。

又稱
xenon trioxideperxenate氙氧化物氙氧化物