Tetrachlorek ksenonu

Tetrachlorek ksenonu
Nazewnictwo
	Nomenklatura systematyczna (IUPAC)
konst.	tetrachlorek ksenonu, chlorek ksenonu(4+), chlorek ksenonu(IV)
	Inne nazwy i oznaczenia
Stocka	chlorek ksenonu(IV)
inne	daw. czterochlorek ksenonu
	Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	XeCl4
Masa molowa	273,10 g/mol
	Identyfikacja
Numer CAS	14989-42-5
Niebezpieczeństwa
	Globalnie zharmonizowany system; klasyfikacji i oznakowania chemikaliów
	Wiarygodne źródła oznakowania tej substancji; według kryteriów GHS są niedostępne.
	Podobne związki
Podobne związki	XeCl; 2, XeF; 4

Tetrachlorek ksenonu (nazwa Stocka: chlorek ksenonu(IV)), XeCl
4 – nietrwały nieorganiczny związek chemiczny ksenonu na IV stopniu utlenienia z chlorem.

Obliczenia teoretyczne

W celu ustalenia, czy związek ten jest stabilny przeprowadzone zostały teoretyczne obliczenia termodynamiczne. Ciepło tworzenia z pierwiastków w reakcji Xe _(g) + 2 Cl_{2 (g)} → XeCl_{4 (g)} oszacowano na 50,9–61,1 kcal/mol, a energię dysocjacji w reakcji ¼ XeCl_{4 (g)} → ¼ Xe _(g) + Cl na 13,3–15,8 kcal/mol. Oznaczało to, że tetrachlorek ksenonu może istnieć, jednak nie będzie związkiem stabilnym^[1]. Obliczony potencjał jonizacji XeCl
4 wynosi 11,5 eV^[2]. Niska stabilność XeCl
4 została później potwierdzona za pomocą symulacji wykorzystujących poszerzoną teorię perturbacyjną Rayleigh-Schroedingera I i II rzędu^[3].

Próby syntezy

Próba jego otrzymania poprzez podmianę atomów fluoru atomami chloru w reakcji XeF
4 z BCl
3 zakończyła się niepowodzeniem^[4] – pośród produktów zamiast XeCl
4 wykryto Xe, Cl
2 i BF
3^[5]. Niezwykle krótko żyjące cząsteczki związku udało się natomiast uzyskać za pomocą reakcji jądrowej. Powstawanie XeCl
4 zaobserwowano bowiem podczas badania rozpadu β⁻ anionu 129
ICl−
4^[6]. Reakcję, która nastąpiła, można zapisać następująco:

129
ICl−
4 → 129
XeCl
4 + e−
+ ν_e

Reakcja przeprowadzona została w temperaturze 4,2 K z wykorzystaniem K129
ICl
4·H
2O, zawierającego izotop 129 jodu o okresie półtrwania 1,6×10⁶ lat; powstający z niego 129
Xe jest izotopem stabilnym. Efekt reakcji wykryto poprzez detekcję promieniowania gamma o energii 40 keV, które było wynikiem przejścia jądra atomu 129 z pierwszego stanu wzbudzonego do stanu podstawowego^[7]. Na tej podstawie oszacowano minimalny czas, przez który cząsteczka XeCl
4 zachowuje stabilność, na ∼10⁻⁹ s^[6].

Właściwości

W trakcie badań 129
XeCl
4 metodą spektroskopii Mössbauera zmierzono, że średni okres trwania atomu 129
Xe w stanie wzbudzonym wynosi 1,46×10⁻⁹ s. Udało się również ustalić, że na każdym z atomów chloru w cząsteczce tetrachlorku ksenonu istnieje cząstkowy ładunek −0,5 e^[8].

Potencjalne zastosowanie

Istnieje możliwość zastosowania XeCl
4 do naprawy masek fotolitograficznych. W procesie tym nadmiarowa warstwa chromu osadzona na powierzchni kwarcu jest usuwana za pomocą skoncentrowanej wiązki jonów, które powstają w wyniku oddziaływania wiązki elektronów z tak dobranym gazem, aby efektywnie trawić chrom, ale jednocześnie w możliwie małym stopniu naruszać powierzchnię kwarcu. Obliczenia wskazują, że XeCl
4 ma odpowiednie właściwości do tego celu^[9].

Zobacz też

elektronolitografia

Uwagi

Przypisy

↑ James H.J.H. Waters James H.J.H., Harry B.H.B. Gray Harry B.H.B., Bond Energies and Ionic Character of Inert Gas Halides, „Journal of the American Chemical Society”, 85 (6), 1963, s. 825–826, DOI: 10.1021/ja00889a045 [dostęp 2024-07-03] (ang.).
↑ Charles E.Ch.E. Melton Charles E.Ch.E., Hubert W.H.W. Joy Hubert W.H.W., Calculated Ionization Potential of Chloro- and Fluoromethanes, Tetrafluoromethane (CF₄), Xenon Tetrafluoride (XeF₄), and Xenon Tetrachloride (XeCl₄), „The Journal of Chemical Physics”, 42 (8), 1965, s. 2982–2982, DOI: 10.1063/1.1703282 [dostęp 2024-07-03] (ang.).
↑ E.E. Lombardi E.E. i inni, Validity of the three‐center, four‐electron model for stability of rare gas halides on the basis of exchange perturbation theory, „International Journal of Quantum Chemistry”, 8 (3), 1974, s. 335–345, DOI: 10.1002/qua.560080303 [dostęp 2024-07-03] (ang.).
↑ N.N. Bartlett N.N., The chemistry of the noble gases, „Endeavour”, 23 (88), 1964, s. 3–7, ISSN 0160-9327 (ang.).
↑ JamieJ. Haner JamieJ., Gary J.G.J. Schrobilgen Gary J.G.J., The Chemistry of Xenon(IV), „Chemical Reviews”, 115 (2), 2015, s. 1255–1295, DOI: 10.1021/cr500427p [dostęp 2024-07-03] (ang.).
↑ ^a ^b G.J.G.J. Perlow G.J.G.J., M.R.M.R. Perlow M.R.M.R., Mössbauer Effect Evidence for the Existence and Structure of XeCl4, „The Journal of Chemical Physics”, 41 (4), 1964, s. 1157–1158, DOI: 10.1063/1.1726022 [dostęp 2024-07-03] (ang.).
↑ G.J.G.J. Perlow G.J.G.J., M.R.M.R. Perlow M.R.M.R., Production of xenon compounds by the β-decay of iodine in iodine compounds, [w:] Chemical Effects Of Nuclear Transformations. Vol. II. Proc. Symp., Vienna 7-11 December 1964, Wiedeń: International Atomic Energy Aagency, 1965, s. 443–458 [dostęp 2024-07-03] (ang.).
↑ G.J.G.J. Perlow G.J.G.J., M.R.M.R. Perlow M.R.M.R., Studies of Xenon Chlorides and Other Xenon Compounds by the Mössbauer Effect in 129Xe, „The Journal of Chemical Physics”, 48 (3), 1968, s. 955–961, DOI: 10.1063/1.1668848 [dostęp 2024-07-03] (ang.).
↑ TristanT. Bret TristanT. i inni, Beam-induced etching, patent US 7670956B2, 2 marca 2010 (ang.).

[Waters-1] James H.J.H. Waters James H.J.H., Harry B.H.B. Gray Harry B.H.B., Bond Energies and Ionic Character of Inert Gas Halides, „Journal of the American Chemical Society”, 85 (6), 1963, s. 825–826, DOI: 10.1021/ja00889a045 [dostęp 2024-07-03] (ang.).

[Melton-2] Charles E.Ch.E. Melton Charles E.Ch.E., Hubert W.H.W. Joy Hubert W.H.W., Calculated Ionization Potential of Chloro- and Fluoromethanes, Tetrafluoromethane (CF₄), Xenon Tetrafluoride (XeF₄), and Xenon Tetrachloride (XeCl₄), „The Journal of Chemical Physics”, 42 (8), 1965, s. 2982–2982, DOI: 10.1063/1.1703282 [dostęp 2024-07-03] (ang.).

[Lombardi-3] E.E. Lombardi E.E. i inni, Validity of the three‐center, four‐electron model for stability of rare gas halides on the basis of exchange perturbation theory, „International Journal of Quantum Chemistry”, 8 (3), 1974, s. 335–345, DOI: 10.1002/qua.560080303 [dostęp 2024-07-03] (ang.).

[Bartlett_1964-4] N.N. Bartlett N.N., The chemistry of the noble gases, „Endeavour”, 23 (88), 1964, s. 3–7, ISSN 0160-9327 (ang.).

[Haner-5] JamieJ. Haner JamieJ., Gary J.G.J. Schrobilgen Gary J.G.J., The Chemistry of Xenon(IV), „Chemical Reviews”, 115 (2), 2015, s. 1255–1295, DOI: 10.1021/cr500427p [dostęp 2024-07-03] (ang.).

[Perlow_1964-6] G.J.G.J. Perlow G.J.G.J., M.R.M.R. Perlow M.R.M.R., Mössbauer Effect Evidence for the Existence and Structure of XeCl4, „The Journal of Chemical Physics”, 41 (4), 1964, s. 1157–1158, DOI: 10.1063/1.1726022 [dostęp 2024-07-03] (ang.).

[Perlow_1965-7] G.J.G.J. Perlow G.J.G.J., M.R.M.R. Perlow M.R.M.R., Production of xenon compounds by the β-decay of iodine in iodine compounds, [w:] Chemical Effects Of Nuclear Transformations. Vol. II. Proc. Symp., Vienna 7-11 December 1964, Wiedeń: International Atomic Energy Aagency, 1965, s. 443–458 [dostęp 2024-07-03] (ang.).

[Perlow_1968-8] G.J.G.J. Perlow G.J.G.J., M.R.M.R. Perlow M.R.M.R., Studies of Xenon Chlorides and Other Xenon Compounds by the Mössbauer Effect in 129Xe, „The Journal of Chemical Physics”, 48 (3), 1968, s. 955–961, DOI: 10.1063/1.1668848 [dostęp 2024-07-03] (ang.).

[Bret-9] TristanT. Bret TristanT. i inni, Beam-induced etching, patent US 7670956B2, 2 marca 2010 (ang.).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]