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四氟化汞

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四氟化汞
性質
化學式 HgF4
摩爾質量 276.58 g·mol⁻¹
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

四氟化汞是一種近期才合成的無機化合物,化學式為HgF4,它是化學家發現的一種的+4氧化態化合物。汞與其他IIB族元素)一樣都具有ns2(n-1)d10的價電子構型,它們通常只用s軌域參與形成化學鍵。這意味着通常汞的最高氧化態為+2,正因為這樣,汞通常被認為是後過渡元素而不是普通的過渡元素

歷史

大約在20世紀70年代,化學家就開始了對汞元素高氧化態的推測,20世紀90年代的理論計算表明氣相中d8電子構型的平面正方形分子能穩定存在。然而,製備它實驗的直到最近的2007年才獲得成功,在4K的超低溫下以固態和固態為基質,通過基質隔離技術製得了四氟化汞,並使用紅外吸收光譜法進行分析。[1][2]密度泛函理論的分析和偶合簇量子化學計算表明,汞原子的d軌域參與了化學鍵的形成,這說明過去的看法是錯誤的,汞元素應當是一種過渡元素[3]但是這個結論引起了爭論,威廉·巴里·簡森(William Barry Jensen)認為四氟化汞只能在特殊的不平衡狀態下存在,應當被看做一個特例。[4]

解釋

理論研究表明汞是自然界存在的鋅族元素中唯一一種能形成四氟化物的元素,這種現象可以歸結於重元素的相對論效應較為明顯。根據理論計算,相對論效應不明顯的同族元素鋅和鎘所形成的四氟化物很不穩定,難以接受氟分子(F2),因此只能形成普通的金屬二氟化物。此外,相對論效應更明顯的112號元素——形成的四氟化鎶可能會比四氟化汞更加穩定,但目前還沒有任何有關實驗的報道。

其他研究

四氟化汞發現後,科學家對其他汞的高價化合物進行了研究。量子化學計算表明,三氟化汞鍵能很小,幾乎不可能存在。而形成了兩個氟橋鍵的二聚體Hg2F6穩定一些。陰離子[HgF4]-[HgF5]2−比中性的三氟化汞更穩定。[5]

參考文獻

  1. ^ High Oxidation States: Mercury tetrafluoride synthesized. [2011-06-05]. (原始內容存檔於2011-07-19). 
  2. ^ Elusive Hg(IV) species has been synthesized under cryogenic conditions. 2007-10-12 [2011-06-05]. (原始內容存檔於2012-05-08). 
  3. ^ Xuefang Wang; Lester Andrews; Sebastian Riedel; and Martin Kaupp. Mercury Is a Transition Metal: The First Experimental Evidence for HgF4.. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46 (44): 8371–8375. PMID 17899620. doi:10.1002/anie.200703710. 
  4. ^ William B. Jensen. Is Mercury Now a Transition Element?. J. Chem. Educ. 2008, 85: 1182–1183 [2011-06-05]. doi:10.1021/ed085p1182. (原始內容存檔於2009-04-21). 
  5. ^ Riedel, Sebastian; Kaupp, Martin, Pyykkö, Pekka. Quantum Chemical Study of Trivalent Group 12 Fluorides. Inorganic Chemistry. 2008-03-31, 47 (8): 3379–3383. doi:10.1021/ic702384y. 
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