p区元素(三):卤素与稀有气体
氙的氧化物和氧氟化物
一旦证明氙能键合氟,下一个显而易见的问题就是它能否也键合氧——答案是能,只是要「娇气」得多。把氟化物水解,会打开一个虽小却惊人的氙氧化物和氧氟化物家族,这些化合物里氙与氧相连、有时还伴着氟,并处于 +6 或 +8 的高正氧化态。
两个例子展示了它的跨度。三氧化氙 XeO3 在 XeF6 与水反应时生成;氙处于 +6 态,分子呈三角锥形(按价层电子对互斥,三个键加一对孤对),它是一种危险的爆炸性固体——生动地提醒我们,把氧拉到稀有气体身上会储存大量能量。像 XeOF4(氙 +6,四方锥形)和 XeO2F2 这样的氧氟化物,是把氧和氟结合在同一个氙上的中间物种。最顶端是处于 +8 态的氙:XeO4 是一种易挥发、会爆炸的气体,而在碱性溶液中制得的高氙酸根 XeO6^4-,是已知最强的氧化剂之一,做成盐时还相当稳定。
这些化合物作为稀有气体化学触及的最远边界而意义重大,它们证明氙能支撑起自己最高的氧化态,并在其含氧酸根里表现得很像一个正常的主族元素在形成含氧酸。高氙酸根在分析中甚至是一种有用且极强的氧化剂。几句老实的告诫:它们个个都是强氧化剂,其中几种(XeO3、XeO4)会剧烈爆炸,所以只能微量制备和操作。和氟化物一样,其成键是极性的,最好用分子轨道的观念处理;而这套丰富的含氧化学基本上是氙独有的——较轻的稀有气体根本达不到这些氧化态。
水解 XeF6 得到 XeO3,一种无色固体,其中氙为 +6、呈三角锥形;浓缩或干燥后,它会毫无预兆地爆炸——纯粹的稀有气体化学,却储着不容小觑的能量。
XeO3 证明氙与氧能达到 +6——也警示其中储存了多少能量。
XeO3 和 XeO4 会剧烈爆炸,而这些物种全都是强氧化剂;这套含氧化学基本上是氙独有的,远非较轻的稀有气体所能企及。
又称
另见