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锫化合物

一月 14, 2023

锫可以形成很多化合物。它们的氧化态通常是+3或者是+4，化学性质和铽相似。[1]与所有锕系元素一样，锫也会无机酸里形成含Bk3+离子的盐，并放出氢气。三价锫化合物是最稳定的锫化合物，尤其是在水溶液里，但四价锫化合物也是已知的。二价锫盐只在氯化镧-氯化锶的融化里被报告。[2][3]Bk3+ 离子在酸里是绿色的。Bk4+ 离子在盐酸里是黄色的，在硫酸里则是橙色的。[2][4][5]锫不与氧气迅速反应，因为它会形成一层氧化锫保护层。但是，锫可以和液态的金属，氢，卤素，氧族元素和氮族元素形成二元化合物。[6][7]锫也可以形成有机金属化合物。

氧化物

有两种已知的锫化合物，分别为三氧化二锫（Bk2O3）和二氧化锫（BkO2）。[8]二氧化锫是一种棕色固体，有着萤石结构，空间群Fm3m，配位数分别为Bk[8] 和 O[4]。二氧化锫的晶体参数为 533.4 ± 0.5 pm。[9]

三氧化二锫，一种黄绿色固体, 是由氢气来还原 BkO2而成 ：

 

这种化合物的熔点为1920 °C[10]，为面心立方结构，晶体参数 a = 1088.0 ± 0.5 pm。[9]加热到1200 °C后，立方Bk2O3会变成单斜晶系，在变成六方晶系（1750 °C）。这些晶系的变化是可逆的。 这三种晶体结构的变化是锕系元素的倍半氧化物特有的。[11]

一种二价的氧化物 BkO 已经被报告。它是面心立方晶系（fcc），晶格参数 a = 496.4 pm, 不过其化学性质仍不明确。[11]

卤化物

卤化物里，锫有 +3 和 +4 两种氧化态。[12] 其中，+3 态是最稳定的，尤其是在水溶液里。四价锫的卤化物只有 BkF4 和 Cs2BkCl6 只在固态稳定。[13]

氧化态 F Cl Br I
+4 四氟化锫
BkF4
黄色[14]		 Cs2BkCl6
橙色[11]
+3 氟化锫
BkF3
黄色[14]		 氯化锫
BkCl3
绿色[14]
Cs2NaBkCl6[15]		 溴化锫[16][17]
BkBr3
黄绿色[14]		 碘化锫
BkI3
黄色[14]

四氟化锫 (BkF4) 是一种黄绿色的离子化合物，为单斜晶系 (皮尔逊符号 mS60, 空间群 C2/c No. 15, 晶体参数a = 1247 pm, b = 1058 pm, c = 817 pm) ，与四氟化铀和四氟化锆同构。[15][18][19]

三氟化锫 (BkF3) 也是一种黄绿色固体，不过它有两种晶体结构。它在低温下最稳定的结构是斜方晶系，和 三氟化钇同构 (皮尔逊符号 oP16，空间群 Pnma， No. 62， 晶格常数a = 670 pm、 b = 709 pm、 c = 441 pm)。 加热到 350 至 600 °C， 它会变成三方晶系，也就是三氟化镧的结构 (皮尔逊符号 hP24， 空间群 P3c1， No. 165，晶格参数 a = 697 pm， c = 714 pm)。[15][18][20]

可观产量的氯化锫 (BkCl3) 在 1962年被合成，样本只有3纳克。它可由氯化氢气体与氧化锫在500 °C 反应而成。[21] 这种绿色固体的熔点是 603 °C[12] ，为六方晶系，与三氯化铀 (皮尔逊符号 hP8, 空间群 P63/m, No. 176)同构。[22][23] 把它加热到熔点时， BkCl3 会转变为等轴晶系。[24] 它的六水合物 BkCl3·6H2O (六水合氯化锫) 有着单斜晶系，晶格参数 a = 966 pm, b = 654 pm and c = 797 pm.[15][25] 另一种氯化锫(III) ，Cs2NaBkCl6 可以在冷溶液里混合氢氧化锫，盐酸和氯化铯而成。它有着面心立方晶系，Bk(III) 离子以氯化钠构型被6个氯离子包围。[24]

氯化锫(IV) 的三元化合物 Cs2BkCl6 是由氢氧化锫(IV) 在氯化铯的盐酸溶液里化合而成。它会形成六边形橙色固体，晶格参数 a = 745.1 pm 以及 c = 1209.7 pm。 BkCl62− 离子的半径为270 皮米。[11]

有两种三溴化锫，一种是单斜晶系，配位数为 6 ；以及斜方晶系的，配位数为 8。[26] 后者比较不稳定，会在 350 °C 变成前者。 人们已经研究了放射性晶体的一种重要现象： 分别用新鲜的和老旧的 249BkBr3 样本使用X射线衍射进行了超过3年的研究， 就有不同比例的 249Bk 会进行贝塔衰变，形成 249Cf。 在 249BkBr3—249CfBr3 的变化中，没有发现晶体有任何改变， 尽管斜方晶系的溴化锎还没被发现。 但是， 249BkBr3 和 249CfBr3还是找到了略微的差别。 例如，后者可以被氢气还原成249CfBr2，不过前者不能 – 这可以分离 249BkBr3 和 249CfBr3 样本， 使它们两个从溴化物混合物里分离。[16] 每天，有 0.22% 的锫会衰变成锎，使其成为研究锫的一个难题。 而且249Cf 会进行阿尔法衰变 ，阿尔法粒子和产生的热能使晶体结构毁灭。通过根据时间进行测量并外推获得的结果，可以避免这种情况。 [13]

碘化锫是六边形结构的，晶格参数 a = 758.4 pm 和 c = 2087 pm。[15] 锫已知的卤氧化物包含 BkOCl、 BkOBr 和 BkOI， 都有四面体型结构。[27]

其他无机化合物

氮族元素化物

锫-249已知的氮族元素化物有和氮,[28][29] 磷,[29] 砷[29] 和锑形成的化合物。[29] 它们可由氢化锫 (BkH3) 或金属锫在600 °C 与该元素化合而成。它们都是立方晶系，晶格常数为 495.1 pm ( BkN), 566.9 pm (BkP),582.9 (BkAs )和 619.1 pm (BkSb)。[29] 这些值比锔的小，可以和铽比较。[27]

硫化物

硫化锫(III) ，Bk2S3,是由硫化氢和二硫化碳蒸汽在 1130 °C 与三氧化二锫反应而成。它也可以由硫直接与锫反应而成。这种黑褐色的固体是立方的，晶格常数为 a = 844 pm。[27]

其它化合物

锫(III) 和锫(IV) 的氢氧化物都在 1 M 氢氧化钠溶液里稳定。磷酸锫(III)（BkPO4）是一种固体，被氩气镭射（514.5 nm 波长的光）激发时会发出强烈的荧光。[30]氢化锫可由锫在 250 °C与氢气反应而成。[28]它是一种非整比化合物，实验式 BkH2+x (0 < x < 1)。它的三氢化物是六边形的，而二氢化物是fcc 结构， 晶格常数 a = 523 pm。[27]一些锫盐也被发现了，例如 Bk2O2S， (BkNO3)3·4H2O， BkCl3·6H2O， Bk2(SO4)3·12H2O 和 Bk2(C2O4)3·4H2O。[13]在 600 °C 的氩气下热分解(以避免氧化 Bk2O) Bk2(SO4)3·12H2O 可以形成硫氧化锫 (Bk2O2SO4)。这种化合物在 1000 °C ，惰性气体氛内稳定。[31]

有机锫化合物

锫会形成三角形的 (η5–C5H5)3Bk ，拥有三个茂基，可以由三氯化锫和二茂铍 Be(C5H5)2 在 70 °C 化合而成。它是琥珀色的正交晶体，晶格常数 a = 1411 pm， b = 1755 pm 和 c = 963 pm ，密度为 2.47 g/cm3。这种有机化合物在 250 °C以下稳定，并且在 350 °C 不融化就直接气化。锫的放射性极高，在几周内就可以毁灭分子的结构。[21][32] (η5–C5H5) 3Bk的其中一个 C5H5 环 可以被氯原子取代，形成 [Bk(C5H5)2Cl]2。 它的光谱类似母体 (η5–C5H5)3Bk。[31][33]

参见

参考资料

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延伸阅读

维基共享资源中相关的多媒体资源：锫化合物
  • Greenwood, Norman Neill; Earnshaw, Alan. Chemistry of the elements. 2016. ISBN 978-0-7506-3365-9. OCLC 1040112384 （英语）. 
  • Holleman, Arnold F. and Wiberg, Nils Textbook of Inorganic Chemistry, 102 Edition, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
  • Peterson J. R. and Hobart D. E. "The Chemistry of Berkelium" （页面存档备份，存于互联网档案馆） in Harry Julius Emeléus (Ed.) Advances in inorganic chemistry and radiochemistry, Volume 28, Academic Press, 1984 ISBN 0-12-023628-1, pp. 29–64, doi:10.1016/S0898-8838(08)60204-4

一月 14, 2023
锫化合物, 锫可以形成很多化合物, 它们的氧化态通常是, 3或者是, 化学性质和铽相似, 与所有锕系元素一样, 锫也会无机酸里形成含bk3, 离子的盐, 并放出氢气, 三价是最稳定的, 尤其是在水溶液里, 但四价也是已知的, 二价锫盐只在氯化镧, 氯化锶的融化里被报告, 离子在酸里是绿色的, 离子在盐酸里是黄色的, 在硫酸里则是橙色的, 锫不与氧气迅速反应, 因为它会形成一层氧化锫保护层, 但是, 锫可以和液态的金属, 卤素, 氧族元素和氮族元素形成二元化合物, 锫也可以形成有机金属化合物, 目录, 氧化物, 卤化. 锫可以形成很多化合物 它们的氧化态通常是 3或者是 4 化学性质和铽相似 1 与所有锕系元素一样 锫也会无机酸里形成含Bk3 离子的盐 并放出氢气 三价锫化合物是最稳定的锫化合物 尤其是在水溶液里 但四价锫化合物也是已知的 二价锫盐只在氯化镧 氯化锶的融化里被报告 2 3 Bk3 离子在酸里是绿色的 Bk4 离子在盐酸里是黄色的 在硫酸里则是橙色的 2 4 5 锫不与氧气迅速反应 因为它会形成一层氧化锫保护层 但是 锫可以和液态的金属 氢 卤素 氧族元素和氮族元素形成二元化合物 6 7 锫也可以形成有机金属化合物 目录 1 氧化物 2 卤化物 3 其他无机化合物 3 1 氮族元素化物 3 2 硫化物 3 3 其它化合物 4 有机锫化合物 5 参见 6 参考资料 7 延伸阅读氧化物 编辑有两种已知的锫化合物 分别为三氧化二锫 Bk2O3 和二氧化锫 BkO2 8 二氧化锫是一种棕色固体 有着萤石结构 空间群Fm3m 配位数分别为Bk 8 和 O 4 二氧化锫的晶体参数为 533 4 0 5 pm 9 三氧化二锫 一种黄绿色固体 是由氢气来还原 BkO2而成 2 B k O 2 H 2 B k 2 O 3 H 2 O displaystyle mathrm 2 BkO 2 H 2 longrightarrow Bk 2 O 3 H 2 O 这种化合物的熔点为1920 C 10 为面心立方结构 晶体参数 a 1088 0 0 5 pm 9 加热到1200 C后 立方Bk2O3会变成单斜晶系 在变成六方晶系 1750 C 这些晶系的变化是可逆的 这三种晶体结构的变化是锕系元素的倍半氧化物特有的 11 一种二价的氧化物 BkO 已经被报告 它是面心立方晶系 fcc 晶格参数 a 496 4 pm 不过其化学性质仍不明确 11 卤化物 编辑卤化物里 锫有 3 和 4 两种氧化态 12 其中 3 态是最稳定的 尤其是在水溶液里 四价锫的卤化物只有 BkF4 和 Cs2BkCl6 只在固态稳定 13 氧化态 F Cl Br I 4 四氟化锫 BkF4 黄色 14 Cs2BkCl6橙色 11 3 氟化锫 BkF3 黄色 14 氯化锫 BkCl3 绿色 14 Cs2NaBkCl6 15 溴化锫 16 17 BkBr3黄绿色 14 碘化锫 BkI3 黄色 14 四氟化锫 BkF4 是一种黄绿色的离子化合物 为单斜晶系 皮尔逊符号 mS60 空间群 C2 c No 15 晶体参数a 1247 pm b 1058 pm c 817 pm 与四氟化铀和四氟化锆同构 15 18 19 三氟化锫 BkF3 也是一种黄绿色固体 不过它有两种晶体结构 它在低温下最稳定的结构是斜方晶系 和 三氟化钇同构 皮尔逊符号 oP16 空间群 Pnma No 62 晶格常数a 670 pm b 709 pm c 441 pm 加热到 350 至 600 C 它会变成三方晶系 也就是三氟化镧的结构 皮尔逊符号 hP24 空间群 P3c1 No 165 晶格参数 a 697 pm c 714 pm 15 18 20 可观产量的氯化锫 BkCl3 在 1962年被合成 样本只有3纳克 它可由氯化氢气体与氧化锫在500 C 反应而成 21 这种绿色固体的熔点是 603 C 12 为六方晶系 与三氯化铀 皮尔逊符号 hP8 空间群 P63 m No 176 同构 22 23 把它加热到熔点时 BkCl3 会转变为等轴晶系 24 它的六水合物 BkCl3 6H2O 六水合氯化锫 有着单斜晶系 晶格参数 a 966 pm b 654 pm and c 797 pm 15 25 另一种氯化锫 III Cs2NaBkCl6 可以在冷溶液里混合氢氧化锫 盐酸和氯化铯而成 它有着面心立方晶系 Bk III 离子以氯化钠构型被6个氯离子包围 24 氯化锫 IV 的三元化合物 Cs2BkCl6 是由氢氧化锫 IV 在氯化铯的盐酸溶液里化合而成 它会形成六边形橙色固体 晶格参数 a 745 1 pm 以及 c 1209 7 pm BkCl62 离子的半径为270 皮米 11 有两种三溴化锫 一种是单斜晶系 配位数为 6 以及斜方晶系的 配位数为 8 26 后者比较不稳定 会在 350 C 变成前者 人们已经研究了放射性晶体的一种重要现象 分别用新鲜的和老旧的 249BkBr3 样本使用X射线衍射进行了超过3年的研究 就有不同比例的 249Bk 会进行贝塔衰变 形成 249Cf 在 249BkBr3 249CfBr3 的变化中 没有发现晶体有任何改变 尽管斜方晶系的溴化锎还没被发现 但是 249BkBr3 和 249CfBr3还是找到了略微的差别 例如 后者可以被氢气还原成249CfBr2 不过前者不能 这可以分离 249BkBr3 和 249CfBr3 样本 使它们两个从溴化物混合物里分离 16 每天 有 0 22 的锫会衰变成锎 使其成为研究锫的一个难题 而且249Cf 会进行阿尔法衰变 阿尔法粒子和产生的热能使晶体结构毁灭 通过根据时间进行测量并外推获得的结果 可以避免这种情况 13 碘化锫是六边形结构的 晶格参数 a 758 4 pm 和 c 2087 pm 15 锫已知的卤氧化物包含 BkOCl BkOBr 和 BkOI 都有四面体型结构 27 其他无机化合物 编辑氮族元素化物 编辑 锫 249已知的氮族元素化物有和氮 28 29 磷 29 砷 29 和锑形成的化合物 29 它们可由氢化锫 BkH3 或金属锫在600 C 与该元素化合而成 它们都是立方晶系 晶格常数为 495 1 pm BkN 566 9 pm BkP 582 9 BkAs 和 619 1 pm BkSb 29 这些值比锔的小 可以和铽比较 27 硫化物 编辑 硫化锫 III Bk2S3 是由硫化氢和二硫化碳蒸汽在 1130 C 与三氧化二锫反应而成 它也可以由硫直接与锫反应而成 这种黑褐色的固体是立方的 晶格常数为 a 844 pm 27 其它化合物 编辑 锫 III 和锫 IV 的氢氧化物都在 1 M 氢氧化钠溶液里稳定 磷酸锫 III BkPO4 是一种固体 被氩气镭射 514 5 nm 波长的光 激发时会发出强烈的荧光 30 氢化锫可由锫在 250 C与氢气反应而成 28 它是一种非整比化合物 实验式 BkH2 x 0 lt x lt 1 它的三氢化物是六边形的 而二氢化物是fcc 结构 晶格常数 a 523 pm 27 一些锫盐也被发现了 例如 Bk2O2S BkNO3 3 4H2O BkCl3 6H2O Bk2 SO4 3 12H2O 和 Bk2 C2O4 3 4H2O 13 在 600 C 的氩气下热分解 以避免氧化 Bk2O Bk2 SO4 3 12H2O 可以形成硫氧化锫 Bk2O2SO4 这种化合物在 1000 C 惰性气体氛内稳定 31 有机锫化合物 编辑锫会形成三角形的 h5 C5H5 3Bk 拥有三个茂基 可以由三氯化锫和二茂铍 Be C5H5 2 在 70 C 化合而成 它是琥珀色的正交晶体 晶格常数 a 1411 pm b 1755 pm 和 c 963 pm 密度为 2 47 g cm3 这种有机化合物在 250 C以下稳定 并且在 350 C 不融化就直接气化 锫的放射性极高 在几周内就可以毁灭分子的结构 21 32 h5 C5H5 3Bk的其中一个 C5H5 环 可以被氯原子取代 形成 Bk C5H5 2Cl 2 它的光谱类似母体 h5 C5H5 3Bk 31 33 参见 编辑锎化合物 铽化合物参考资料 编辑 Thompson Stanley G Seaborg Glenn T Chemical Properties of Berkelium 1950 2020 09 20 doi 10 2172 932812 原始内容存档于2011 08 18 2 0 2 1 Peterson p 55 Sullivan Jim C Schmidt K H Morss L R Pippin C G Williams C Pulse radiolysis studies of berkelium III preparation and identification of berkelium II in aqueous perchlorate media Inorganic Chemistry 1988 27 4 597 doi 10 1021 ic00277a005 Holleman p 1956 Greenwood p 1265 Hobart David E Peterson Joseph R Berkelium Morss Lester R Edelstein Norman M Fuger Jean 编 The Chemistry of the Actinide and 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