Соединения астата

Соединения астата — это соединения, содержащие элемент астат (At). Поскольку этот элемент очень радиоактивен, изучено лишь несколько соединений. Менее реакционноспособный, чем йод, астат является наименее реакционноспособным из галогенов. [1] Его соединения были синтезированы в наномасштабных количествах и изучены настолько интенсивно, насколько это возможно, до их радиоактивного распада. Соответствующие реакции обычно проверялись с разбавленными растворами астата, смешанными с большими количествами йода. Действуя как носитель, йод обеспечивает достаточное количество материала для работы лабораторных методов (таких как фильтрация и осаждение ). [2] [3] [a] Как и йод, астат, как было показано, принимает нечетные степени окисления в диапазоне от −1 до +7.

Химия астата «затуманена чрезвычайно низкими концентрациями, при которых проводились эксперименты с астатом, и возможностью реакций с примесями, стенками и фильтрами, или побочными продуктами радиоактивности, и другими нежелательными взаимодействиями в наномасштабе». [6] Многие из его очевидных химических свойств были обнаружены с помощью исследований с использованием трассеров в чрезвычайно разбавленных растворах астата, [7] [8] обычно менее 10−10 моль ·л −1 . [9] Некоторые свойства, такие как образование анионов, совпадают с другими галогенами. [10] Астат также имеет некоторые металлические характеристики, такие как осаждение на катоде , [b] и соосаждение с сульфидами металлов в соляной кислоте . [12] Он образует комплексы с ЭДТА , металл -хелатирующим агентом , [13] и способен действовать как металл при радиоактивной маркировке антител ; В некоторых отношениях астат в состоянии +1 похож на серебро в том же состоянии. Однако большая часть органической химии астата аналогична химии йода. [14] Было высказано предположение, что астат может образовывать стабильный одноатомный катион в водном растворе. [12] [15]

Астатиды

Было описано лишь несколько соединений с металлами в форме астатидов натрия, [16] палладия , серебра, таллия и свинца. [17] Астат также может образовывать астатидные комплексы с ртутью, [18] родием и иридием. [19] Некоторые характерные свойства астатида серебра и натрия, а также других гипотетических щелочных и щелочноземельных астатидов были оценены путем экстраполяции из других галогенидов металлов. [20] Предполагается, что астатид цезия будет лишь умеренно растворим в воде, как и фторид лития . [21]

Модель заполнения пространства водородом-астатидом

Образование соединения астата с водородом – обычно называемого водородным астатидом – было отмечено пионерами химии астата. [22] Как уже упоминалось, есть основания вместо этого называть это соединение гидридом астата. Он легко окисляется ; подкисление разбавленной азотной кислотой дает формы At 0 или At + , а последующее добавление серебра(I) может лишь частично, в лучшем случае, осадить астат в виде астатида серебра(I) (AgAt). Йод, напротив, не окисляется и легко осаждается в виде иодида серебра(I) . [10] [23]

Другие неорганические соединения

Известно, что астат связывается с бором [24] и азотом . [25] Были получены различные соединения борной клетки со связями At–B, которые более стабильны, чем связи At–C. [26] Катион дипиридина-астата(I), [At(C 5 H 5 N) 2 ] + , образует ионные соединения с перхлоратом [25] ( некоординирующий анион [27] ) и с нитратом , [At(C 5 H 5 N) 2 ]NO 3 . [25] Этот катион существует в виде координационного комплекса , в котором две дативных ковалентных связи по отдельности связывают центр астата(I) с каждым из пиридиновых колец через их атомы азота. [25]

Что касается кислорода, то имеются данные о наличии в водном растворе видов AtO − и AtO + , образованных в результате реакции астата с окислителем, таким как элементарный бром, или (в последнем случае) персульфатом натрия в растворе хлорной кислоты : [10] [28] последний вид также может быть протонированной астатовой кислотой, H
2АтО+
2[29] Вид , который ранее считался AtO−
2с тех пор было определено, что это AtO(OH)−
2, продукт гидролиза AtO + (еще один такой продукт гидролиза — AtOOH). [30] Хорошо охарактеризованный AtO−
3Анион может быть получен, например, окислением астатина гипохлоритом калия в растворе гидроксида калия . [31] [32] Сообщалось о получении триастатата лантана La(AtO 3 ) 3 после окисления астатина горячим раствором Na 2 S 2 O 8. [33] Дальнейшее окисление AtO−
3, например, дифторидом ксенона (в горячем щелочном растворе) или периодатом (в нейтральном или щелочном растворе), дает перастатат-ион AtO−
4; он стабилен только в нейтральных или щелочных растворах. [34] Также считается, что астат способен образовывать катионы в солях с оксианионами, такими как иодат или дихромат ; это основано на наблюдении, что в кислых растворах одновалентные или промежуточные положительные состояния астата соосаждаются с нерастворимыми солями катионов металлов, такими как иодат серебра (I) или дихромат таллия (I). [31] [35]

Астат может образовывать связи с другими халькогенами ; к ним относятся S7At + и At ( CSN)−
2с серой , координационное соединение селеномочевины с селеном и коллоид астат- теллур с теллуром. [36]

Структура моноиодида астата, одного из интергалогенов астата и самого тяжелого из известных двухатомных интергалогенов.

Известно, что астат реагирует со своими более легкими гомологами йодом, бромом и хлором в парообразном состоянии; эти реакции производят двухатомные межгалогеновые соединения с формулами AtI, AtBr и AtCl. [4] Первые два соединения могут также быть получены в воде — астат реагирует с раствором йода/ йодида, образуя AtI, тогда как AtBr требует (помимо астата) раствора йода/ монобромида / бромида йода . Избыток йодидов или бромидов может привести к AtBr−
2и АтИ−
2ионы [4] или в растворе хлорида они могут образовывать такие виды, как AtCl−
2или AtBrCl−
через равновесные реакции с хлоридами. [5] Окисление элемента дихроматом (в растворе азотной кислоты) показало, что добавление хлорида превратило астат в молекулу, которая, вероятно, является либо AtCl, либо AtOCl. Аналогично, AtOCl−
2или AtCl−
2[4] Известно или предполагается, что полигалогениды PdAtI 2 , CsAtI 2 , TlAtI 2 , [37] [38] [39] и PbAtI [40] были осаждены . В масс-спектрометре с плазменным источником ионов ионы [AtI] + , [AtBr] + и [AtCl] + были образованы путем введения более легких паров галогена в заполненную гелием ячейку, содержащую астат, что подтверждает существование стабильных нейтральных молекул в состоянии плазменного иона. [4] Фториды астата пока не обнаружены. Их отсутствие предположительно приписывается чрезвычайной реакционной способности таких соединений, включая реакцию первоначально образованного фторида со стенками стеклянного контейнера с образованием нелетучего продукта. [c] Таким образом, хотя синтез фторида астата считается возможным, для него может потребоваться жидкий растворитель на основе фторида галогена, как это уже было использовано для характеристики фторида радона. [4] [34]

Органоастатиновые соединения

Большая часть органической химии астата аналогична йоду. [14] Астат может замещать атом водорода в бензоле , образуя астатобензол C 6 H 5 At; он может быть окислен до C 6 H 5 AtCl 2 хлором. Обрабатывая это соединение щелочным раствором гипохлорита, можно получить C 6 H 5 AtO 2 . [31] Меченые астатом йодные реагенты использовались для синтеза RAt, RAtCl 2 , R 2 AtCl и RAtO 2 (R = фенил или п -толил ). [44] Алкил- и ариластатиды относительно стабильны и были проанализированы при высоких температурах (120 °C) с помощью радиогазовой хроматографии. [45] Реакции демеркурирования дали с хорошими выходами следовые количества 211 At-содержащих ароматических аминокислот, стероидов и имидазолов, среди других соединений. [44]

Примечания

  1. ^ Йод может действовать как носитель, несмотря на то, что он реагирует с астатом в воде, поскольку для этих реакций требуется йодид (I − ), а не (только) I 2 . [4] [5]
  2. ^ Также возможно, что это сорбция на катоде. [11]
  3. ^ Первоначальная попытка фторировать астат с использованием трифторида хлора привела к образованию продукта, который прилип к стеклу. Образовались монофторид хлора, хлор и тетрафторсилан. Авторы назвали эффект «загадочным», признав, что они ожидали образования летучего фторида. [41] Десять лет спустя было предсказано, что соединение нелетучее, в отличие от других галогенов, но похожее на фторид радона ; [42] к этому времени было показано, что последний является ионным. [43]

Ссылки

  1. ^ Андерс, Э. (1959). «Химия технеция и астата». Annual Review of Nuclear Science . 9 : 203–220 . Bibcode : 1959ARNPS...9..203A. doi : 10.1146/annurev.ns.09.120159.001223 . (требуется подписка)
  2. ^ Нефедов, В.Д.; Норсеев, Ю. В.; Торопова, М.А.; Халкин, Владимир Алексеевич (1968). «Астат». Российское химическое обозрение . 37 (2): 87–98 . Бибкод : 1968RuCRv..37...87N. doi : 10.1070/RC1968v037n02ABEH001603. S2CID  250775410. (требуется подписка)
  3. ^ Атен, AHW младший; Доргест, Т.; Хольштейн, Ю.; Моекен, HP (1952). «Секция 5: Радиохимические методы. Аналитическая химия астата». Аналитик . 77 (920): 774–777 . Бибкод : 1952Ана....77..774А. дои : 10.1039/AN9527700774. (требуется подписка)
  4. ^ abcdef Цукерман и Хаген 1989, стр. 31.
  5. ^ ab Zuckerman & Hagen 1989, стр. 38.
  6. ^ Вернон, Р. (2013). «Какие элементы являются металлоидами?». Журнал химического образования . 90 (12): 1703–1707 (1704). Bibcode : 2013JChEd..90.1703V. doi : 10.1021/ed3008457.
  7. ^ Housecroft, CE; Sharpe, AG (2008). Неорганическая химия (3-е изд.). Pearson Education. стр. 533. ISBN 978-0-13-175553-6.
  8. ^ Смит, А.; Эрет, У. Ф. (1960). Химия в колледже . Appleton-Century-Crofts. стр. 457.
  9. ^ Champion, J.; Seydou, M.; Sabatié-Gogova, A.; Renault, E.; Montavon, G.; Galland, N. (2011). «Оценка эффективной квазирелятивистской методологии, разработанной для изучения химии астата в водном растворе» (PDF) . Physical Chemistry Chemical Physics . 13 (33): 14984–14992 (14984). Bibcode :2011PCCP...1314984C. doi :10.1039/C1CP20512A. PMID  21769335.
  10. ^ abc Wiberg, N., ред. (2001). Holleman-Wiberg: Inorganic Chemistry. Перевод 101-го немецкого издания М. Иглсона и У. Д. Брюэра, редактор английского языка Б. Дж. Эйлетт. Academic Press. стр. 423. ISBN 978-0-12-352651-9.
  11. ^ Миланов, М.; Доберенц, В.; Халкин, ВА; Маринов, А. (1984). «Химические свойства положительного однозарядного иона астата в водном растворе». Журнал радиоаналитической и ядерной химии . 83 (2): 291– 299. Bibcode : 1984JRNC...83..291M. doi : 10.1007/BF02037143. S2CID  97361684.
  12. ^ аб Лаврухина и Поздняков 1970, с. 234.
  13. ^ Milesz, S.; Jovchev, M.; Schumann, D.; Khalkin, VA (1988). «Комплексы EDTA астата». Журнал радиоаналитической и ядерной химии . 127 (3): 193– 198. Bibcode : 1988JRNC..127..193M. doi : 10.1007/BF02164864. S2CID  93032218.
  14. ^ ab Guérard, F.; Gestin, J.-F.; Brechbiel, MW (2013). «Производство [211At]-астатированных радиофармацевтических препаратов и их применение в направленной терапии α-частицами». Биотерапия рака и радиофармацевтические препараты . 28 (1): 1– 20. doi :10.1089/cbr.2012.1292. PMC 3545490. PMID 23075373  . 
  15. ^ Champion, J.; Alliot, C.; Renault, E.; Mokili, BM; Cherel, M.; Galland, N.; Montavon, G. (2010). «Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы астата и видообразование в кислой среде». Журнал физической химии A. 114 ( 1): 576–582 (581). Bibcode : 2010JPCA..114..576C. doi : 10.1021/jp9077008. PMID  20014840. S2CID  15738065.
  16. ^ Эмсли, Дж. (2011). Строительные блоки природы: путеводитель по элементам от А до Я (новое издание). Oxford University Press. стр.  57–58 . ISBN 978-0-19-960563-7.
  17. ^ Куглер и Келлер 1985, стр. 213–214.
  18. ^ Pruszyński, M.; Bilewicz, A.; Wąs, B.; Petelenz, B. (2006). «Формирование и стабильность комплексов астатида с ртутью». Журнал радиоаналитической и ядерной химии . 268 (1): 91– 94. doi :10.1556/JRNC.268.2006.1.14. ISSN  0236-5731.
  19. ^ Guérard, François; Gestin, Jean-François; Brechbiel, Martin W. (2013). «Производство [211At]-астатированных радиофармацевтических препаратов и их применение в направленной терапии α-частицами». Cancer Biotherapy and Radiopharmaceuticals . 28 (1): 1– 20. doi :10.1089/cbr.2012.1292. ISSN  1084-9785. PMC 3545490 . PMID  23075373. 
  20. ^ Куглер и Келлер 1985, стр. 214–218.
  21. ^ Burgers, Peter C.; Zeneyedpour, Lona; Luider, Theo M.; Holmes, John L. (2024). «Оценка термодинамических и физико-химических свойств щелочных астатидов: о прочности связи молекулярного астата (At 2 ) и энтальпии гидратации астатида (At − )». Журнал масс-спектрометрии . 59 (4). doi : 10.1002/jms.5010 . ISSN  1076-5174.
  22. ^ Куглер и Келлер 1985, с. 211.
  23. ^ Куглер и Келлер 1985, стр. 109–110, 129, 213.
  24. ^ Дэвидсон, М. (2000). Современная химия бора. Королевское химическое общество. стр. 146. ISBN 978-0-85404-835-9.
  25. ^ abcd Цукерман и Хаген 1989, стр. 276.
  26. ^ Elgqvist, J.; Hultborn, R.; Lindegren, S.; Palm, S. (2011). «Рак яичников: предыстория и клинические перспективы». В Speer, S. (ред.). Целевая радионуклидная терапия . Lippincott Williams & Wilkins. стр. 380–396 (383). ISBN 978-0-7817-9693-4.
  27. ^ Брукхарт, М .; Грант, Б.; Вольпе, А.Ф. (1992). «[(3,5-(CF 3 ) 2 C 6 H 3 ) 4 B]-[H(OEt 2 ) 2 ] + : удобный реагент для получения и стабилизации катионных, высокоэлектрофильных металлоорганических комплексов». Organometallics . 11 (11): 3920– 3922. doi :10.1021/om00059a071.
  28. ^ Куглер и Келлер 1985, с. 111.
  29. ^ Куглер и Келлер 1985, с. 221.
  30. ^ Сердженту, Думитру-Клаудиу; Тезе, Дэвид; Сабатье-Гогова, Андреа; Аллиот, Сирилл; Го, Нин; Бассель, Фадель; Да Силва, Исидро; Денио, Дэвид; Морис, Реми; Чемпион, Джули; Галланд, Николя; Монтавон, Жиль (2016). «Достижения в определении диаграммы Астата Пурбе: преобладание AtO (OH) 2 - над At - в основных условиях». хим. Евро. Дж . 22 (9): 2964–71 . doi :10.1002/chem.201504403. ПМИД  26773333.
  31. ^ abc Цукерман и Хаген 1989, стр. 190–191.
  32. ^ Куглер и Келлер 1985, с. 222.
  33. ^ Лаврухина и Поздняков 1970, с. 238.
  34. ^ ab Kugler & Keller 1985, стр. 112, 192–193.
  35. ^ Куглер и Келлер 1985, с. 219.
  36. ^ Цукерман и Хаген 1989, стр. 192–193.
  37. ^ Цукерман и Хаген 1990, стр. 212.
  38. ^ Бринкман, Джорджия; Атен, HW (1963). «Разложение дииод-астатата цезия (I), (CsAtI 2 )». Радиохимика Акта . 2 (1): 48. doi :10.1524/ract.1963.2.1.48. S2CID  99398848.
  39. ^ Цукерман и Хаген 1990, стр. 60.
  40. ^ Цукерман и Хаген 1989, стр. 426.
  41. ^ Аппельман, Э. Х.; Слот, Э. Н.; Штудиер, М. Х. (1966). «Наблюдение соединений астата методом времяпролетной масс-спектрометрии». Неорганическая химия . 5 (5): 766– 769. doi :10.1021/ic50039a016.
  42. ^ Pitzer, KS (1975). «Фториды радона и элемента 118». Журнал химического общества, Chemical Communications . 5 (18): 760b–761. doi :10.1039/C3975000760B.
  43. ^ Bartlett, N.; Sladky, FO (1973). «Химия криптона, ксенона и радона». В Bailar, JC; Emeléus, HJ; Nyholm, R.; et al. (ред.). Comprehensive Inorganic Chemistry . Vol. 1. Pergamon. pp.  213–330 . ISBN 978-0-08-017275-0.
  44. ^ ab Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр.  885–887 . ISBN 978-0-08-037941-8.
  45. ^ Coenen, HH; Moerlein, SM; Stöcklin, G. (1983). «Методы радиогалогенирования без добавления носителя с тяжелыми галогенами». Radiochimica Acta . 34 ( 1– 2): 47– 68. doi :10.1524/ract.1983.34.12.47. S2CID  99845370.

Цитируемые работы

  • Куглер, Гонконг; Келлер, К. (1985).'At, Astatine', System No. 8a . Справочник Гмелина по неорганической и металлоорганической химии. Том 8 (8-е изд.). Springer-Verlag. ISBN 978-3-540-93516-2.
  • Лаврухина Августа Константиновна; Поздняков, Александр Александрович (1970). Аналитическая химия технеция, прометия, астата и франция . Перевод Р. Кондора. Издательство Анн-Арбор – Хамфри Сайенс. ISBN 978-0-250-39923-9.
  • Цукерман, Дж. Дж.; Хаген, А. П. (1989). Неорганические реакции и методы, том 3, Образование связей с галогенами (часть 1) . John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-18656-4.
  • Цукерман, Дж. Дж.; Хаген, А. П. (1990). Неорганические реакции и методы, том 4, Образование связей с галогенами (часть 2) . John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-18657-1.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Соединения_астата&oldid=1261997434"