锫化合物

锫可以形成很多化合物，其中锫的氧化态通常为+3或+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，但四价锫化合物也存在。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

锫有两种化合物，分别为三氧化二锫（Bk2O3）和二氧化锫（BkO2）。[8]二氧化锫是棕色固体，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]

三氧化二锫是黄绿色固体，由氢气还原BkO2而成：

它的熔点为1920 °C[10]，为面心立方结构，晶体参数a = 1088.0±0.5 pm。[9]Bk2O3加热到1200 °C时会从立方晶系变成单斜晶系，于1750 °C变成六方晶系，后者可逆。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。它呈面心立方晶系，晶格参数a = 496.4 pm。其化学组成仍不明确。[11]

卤化物

锫在卤化物里有+3和+4两种氧化态，[12]其中+3氧化态更稳定，尤其是在水溶液里。四价锫的卤化物只有固态的BkF4和 Cs2BkCl6。[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）是黄绿色的离子化合物，呈单斜晶系（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）也是黄绿色固体，有两种晶体结构。它在低温下最稳定的结构是正交晶系，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350-600 °C，它会变成三方晶系的三氟化镧结构（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]

氯化锫

可观产量的氯化锫（BkCl3）于1962年合成，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]它是绿色固体，熔点603 °C，[12]与三氯化铀（六方晶系，皮尔逊符号hP8，空间群P63/m（No. 176））同构。[22][23]BkCl3加热到熔点时会转变为立方晶系。[24]它的六水合物BkCl3·6H2O呈单斜晶系，晶格参数a = 966 pm、b = 654 pm、c = 797 pm。[15][25]相关的Cs2NaBkCl6可通过氢氧化锫、盐酸、氯化铯的混合溶液而成。它呈面心立方晶系，其中锫被6个氯离子包围。[24]

氯化锫(IV)的三元化合物Cs2BkCl6由氢氧化锫(IV)在氯化铯的盐酸溶液里化合而成。它会形成六方晶系的橙色固体，晶格参数a = 745.1 pm、c = 1209.7 pm。BkCl62−的离子半径为270 pm。[11]

三溴化锫有两种结构，分别是配位数为6的单斜晶体及配位数为8的正交晶体。[26]后者较不稳定，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β衰变成249Cf。249BkBr3变化成249CfBr3的过程中没有发现晶体改变，尽管斜方晶系的溴化锎还没被发现。不过，249BkBr3和249CfBr3仍有略微的差别，如只有后者可被氢气还原，形成249CfBr2。[16]每天都会有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α衰变，α粒子和衰变产生的热能都会破坏晶体结构。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]

碘化锫呈六方晶系，晶格参数a = 758.4 pm、c = 2087 pm。[15]锫的卤氧化物有BkOCl、BkOBr、BkOI，都呈四方晶系。[27]

其他无机化合物

氮族元素化物

锫-249可和氮、[28][29]磷、[29]砷、[29]锑形成化合物。[29]它们可由氢化锫（BkH3）或金属锫在600 °C与该元素化合而成。这些氮族元素化物都呈立方晶系，晶格常数分别是495.1 pm（BkN）、566.9 pm（BkP）、582.9 pm（BkAs）、619.1 pm（BkSb）。[29]这些值比锔小，与铽相近。[27]

硫化物

硫化锫(III)（Bk2S3）由硫化氢和二硫化碳蒸汽与三氧化二锫在1130 °C反应而成。它也可以由硫直接与锫反应而成。它是黑褐色的固体，呈立方晶系，晶格常数a = 844 pm。[27]

其它化合物
硝酸锫溶液

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，被氩气激光（波长514.5 nm）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]它是非整比化合物，实验式BkH2+x（0 < x < 1）。它的三氢化物呈六方结构，而二氢化物则呈面心立方结构，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、Bk2(C2O4)3·4H2O。[13]在600 °C的氩气下（以避免被氧化成Bk2O）热分解Bk2(SO4)3·12H2O可以形成氧化硫酸锫（Bk2O2SO4），它在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、c = 963 pm，密度据计算为2.47 g/cm3。它在250 °C以下稳定，在350 °C不融化就直接气化。锫的放射性极高，在几周内就会自己把该化合物分解掉。[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，其光谱类似母体(η5–C5H5)3Bk。[31][33]

参见

参考资料
  1. Thompson, Stanley G.; Seaborg, Glenn T. . 1950 [2020-09-20]. doi:10.2172/932812. （原始内容存档于2011-08-18）.
  2. Peterson, p. 55
  3. Sullivan, Jim C.; Schmidt, K. H.; Morss, L. R.; Pippin, C. G.; Williams, C. . Inorganic Chemistry. 1988, 27 (4): 597. doi:10.1021/ic00277a005.
  4. Holleman, p. 1956
  5. Greenwood, p. 1265
  6. Hobart, David E.; Peterson, Joseph R. . Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (编). (PDF) 3 3rd. Dordrecht, the Netherlands: Springer. 2006: 1444–98. ISBN 978-1-4020-3555-5. doi:10.1007/1-4020-3598-5_10. （原始内容 (PDF)存档于2010-07-17）. |journal=被忽略 (帮助)
  7. Peterson, p. 45
  8. Peterson, J. . Inorganic and Nuclear Chemistry Letters. 1967, 3 (9): 327–336 [2020-08-09]. doi:10.1016/0020-1650(67)80037-0. （原始内容存档于2020-11-25）.
  9. Baybarz, R. D. . Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 1968, 30 (7): 1769–1773. doi:10.1016/0022-1902(68)80352-5.
  10. Holleman, p. 1972
  11. Peterson, p. 51
  12. Holleman, p. 1969
  13. Peterson, p. 47
  14. Greenwood, p. 1270
  15. Peterson, p. 48
  16. Young, J. P.; Haire, R. G.; Peterson, J. R.; Ensor, D. D.; Fellows, R. L. . Inorganic Chemistry. 1980, 19 (8): 2209. doi:10.1021/ic50210a003.
  17. Burns, J. . Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 1975, 37 (3): 743–749. doi:10.1016/0022-1902(75)80532-X.
  18. Ensor, D. . Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 1981, 43 (5): 1001–1003. doi:10.1016/0022-1902(81)80164-9.
  19. Keenan, Thomas K.; Asprey, Larned B. . Inorganic Chemistry. 1969, 8 (2): 235. doi:10.1021/ic50072a011.
  20. Peterson, J. R.; Cunningham, B. B. (PDF). Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 1968, 30 (7): 1775 [2020-08-09]. doi:10.1016/0022-1902(68)80353-7. （原始内容 (PDF)存档于2020-07-25）.
  21. Laubereau, Peter G.; Burns, John H. . Inorganic Chemistry. 1970, 9 (5): 1091. doi:10.1021/ic50087a018.
  22. Peterson, J. R.; Cunningham, B. B. . Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 1968, 30 (3): 823. doi:10.1016/0022-1902(68)80443-9.
  23. Peterson, J. R.; Young, J. P.; Ensor, D. D.; Haire, R. G. . Inorganic Chemistry. 1986, 25 (21): 3779. doi:10.1021/ic00241a015.
  24. Peterson, p. 52
  25. Burns, John H.; Peterson, Joseph Richard. . Inorganic Chemistry. 1971, 10: 147–151. doi:10.1021/ic50095a029.
  26. Peterson, p. 38
  27. Peterson, p. 53
  28. Stevenson, J.; Peterson, J. . Journal of the Less Common Metals. 1979, 66 (2): 201. doi:10.1016/0022-5088(79)90229-7.
  29. Damien, D.; Haire, R. G.; Peterson, J. R. . Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 1980, 42 (7): 995. doi:10.1016/0022-1902(80)80390-3.
  30. Peterson, pp. 39–40
  31. Peterson, p. 54
  32. Christoph Elschenbroich Organometallic Chemistry, 6th Edition, Wiesbaden 2008, ISBN 978-3-8351-0167-8, pp. 583–584
  33. Peterson, p. 41

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. . 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） 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
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.