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 chemiczny	XeCl4
• zapis Hilla	Cl4Xe
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	XeCl2, XeF4

Tetrachlorek ksenonu, nazwa Stocka: chlorek ksenonu(IV), XeCl₄ – 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) + 2Cl₂_(g) → XeCl₄_(g)

oszacowano na 50,9–61,1 kcal/mol, a energię dysocjacji w reakcji:

¼XeCl₄_(g) → ¼Xe_(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 XeCl₄ wynosi 11,5 eV^[2]. Niska stabilność XeCl₄ 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 XeF₄ z BCl₃ zakończyła się niepowodzeniem^[4] – pośród produktów zamiast XeCl₄ wykryto Xe, Cl₂ i BF₃^[5]. Niezwykle krótko żyjące cząsteczki związku udało się natomiast uzyskać za pomocą reakcji jądrowej. Powstawanie XeCl₄ zaobserwowano bowiem podczas badania rozpadu β⁻ anionu ¹²⁹ICl₄⁻^[6]. Reakcję, która nastąpiła, można zapisać następująco:

¹²⁹ICl₄⁻ → ¹²⁹XeCl₄ + e⁻ + ͞ν_e

Reakcja przeprowadzona została w temperaturze 4,2 K z wykorzystaniem K¹²⁹ICl₄·H₂O, zawierającego izotop 129 jodu o okresie półtrwania 1,6×10⁶ lat; powstający z niego ¹²⁹Xe jest izotopem stabilnym. Efekt reakcji wykryto poprzez detekcję promieniowania gamma o energii 40 keV, które było wynikiem przejścia jądra atomu ¹²⁹Xe z pierwszego stanu wzbudzonego do stanu podstawowego^[7]. Na tej podstawie oszacowano minimalny czas, przez który cząsteczka XeCl₄ zachowuje stabilność, na ok. 10⁻⁹ s^[6].

Właściwości

W trakcie badań ¹²⁹XeCl₄ metodą spektroskopii Mössbauera zmierzono, że średni okres trwania atomu ¹²⁹Xe 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 XeCl₄ 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 XeCl₄ ma odpowiednie właściwości do tego celu^[9].

Zobacz też

elektronolitografia

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 (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 (ang.).
↑ E.E. Lombardi E.E., L.L. Pirola L.L., G.G. Tarantini G.G., L.L. Jansen L.L., R.R. Ritter R.R., 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 (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 (ang.).
1 2 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 (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 (ang.).
↑ TristanT. Bret TristanT., PatrikP. Hoffmann PatrikP., MichelM. Rossi MichelM., XavierX. Multone XavierX., 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 (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 (ang.).

[Lombardi-3] E.E. Lombardi E.E., L.L. Pirola L.L., G.G. Tarantini G.G., L.L. Jansen L.L., R.R. Ritter R.R., 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 (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 (ang.).

[Perlow_1964-6] 1 2 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 (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 (ang.).

[Bret-9] TristanT. Bret TristanT., PatrikP. Hoffmann PatrikP., MichelM. Rossi MichelM., XavierX. Multone XavierX., Beam-induced etching, patent US 7670956B2, 2 marca 2010 (ang.).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]