三氧化二氙 | 13776-58-4

• 分子结构分类: 无机化合物 - 均质非金属化合物 - 其他非金属有机物
• 中文名称: 三氧化二氙
• 英文名称: xenone trioxide
• 英文别名: xenon trioxide
• CAS: 13776-58-4
• 化学式: O₃Xe
• 分子量: 179.288
• InChiKey: ZWAWYSBJNBVQHP-UHFFFAOYSA-N

物化性质

• 熔点：
  explodes ~25℃ [KIR78]
• 密度：
  4.55
• 溶解度：
  溶于H2O
• 稳定性/保质期：

  无色易潮解的固体，呈斜方晶系结晶，具有强烈的爆炸性，但在干燥空气中较为稳定。其密度为4.55 g/cm³，并能溶于水，在水溶液中是一种强氧化剂；在稀酸性溶液中是稳定的，在中性和碱性溶液中则会慢慢分解为Xe和O₂。在碱中时表现为HXeO₄⁻，而在强碱中可形成Na₄XeO₆·xH₂O。

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -0.36
• 重原子数：
  4.0
• 可旋转键数：
  0.0
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.0
• 拓扑面积：
  51.21
• 氢给体数：
  0.0
• 氢受体数：
  3.0

制备方法与用途

xenone trioxide制备

如图所示，这是用于制备三氧化氙和高氙酸钠的装置。


A—Pyrex玻璃筒；B—主反应瓶；C—球形烧瓶；D—连接管；E—烧瓶底部小孔； F—三通；G—储存管；H—U形冷阱

六氟化氙水解生成三氧化氙是传统的制备方法，有时也用四氟化氙水解歧化来制取三氧化氙。但这两个反应都进行得很剧烈，并容易发生爆炸。下面的制备方法较为安全。

制法

该实验装置如图所示，既可用于制备三氧化氙，也可用于制备高氙酸钠。

• A为装有刻度的Pyrex玻璃筒，内储存二氟磷酸；
• C是一个倒置的球形烧瓶，通过一根3/8英寸连接管D与主反应瓶B相连，在C底部有一个孔E；
• XeF₆ 从G储存管中输送至主反应器，U形冷阱H可以方便地替换XeF₆ 储存管G。

将150毫升的反应瓶B加热并抽空后，通过真空系统将0.83克XeF₆ 从储存管G转移到反应瓶中，并用液氮冷却至-195℃。在瓶底形成直径约3厘米的固体片后，关闭与真空系统的隔离阀，取下储存管G并换上U形冷阱H。

接着打开与HOPOF₂ 储存筒A和真空系统之间的隔离阀，使约1.2毫升HOPOF₂ 冷凝在XeF₆ 上。拆除HOPOF₂ 储存筒以减小可能的爆燃风险。

随后将反应瓶升温至22℃，使XeF₆ 溶于HOPOF₂ 形成黄绿色溶液。用0℃冷浴冷却反应瓶，并将U形冷阱冷却至-195℃。当温度约为0℃时，反应瓶中开始强烈鼓泡并瞬间沉淀出白色XeO₃结晶。慢慢抽出剩余的HOPOF₂、HF和OPF₃ 直至无明显气体挥发。

最终留在反应瓶中的结晶即为XeO₃ 产品。

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  三氧化二氙 在 双氧水 作用下， 以 not given 为溶剂， 生成 氙气
  参考文献：
  名称：

  三氧化氙氧化法测定过氧化氢。

  摘要：

  在三种精确的过氧化氢分析方法中，三氧化氙水溶液已被用作氧化剂。描述了一种催化方法，该方法利用过氧化氢引发叔丁醇和三氧化氙之间的反应，用于测定低至0.9微克或36毫克/毫摩尔（ppM）的过氧化氢。发现直接分光光度滴定法的下限约为50微克或20 ppM。还使用间接滴定法测定低至50微克的过氧化氢，相对标准偏差为4％，对于200微克以上的标准偏差降至1％。

  DOI：

  10.1016/0039-9140(68)80165-1
• 作为产物：
  描述：

  氙二氟化物 在 水 作用下， 以 水 为溶剂， 生成 三氧化二氙
  参考文献：
  名称：

  四氟化氙：与水溶液的反应

  摘要：

  四氟化氙与水反应生成氙、氧、氢氟酸和含有氙的极易溶解物质。溶液的蒸发产生一种白色的结晶物质，该物质已被鉴定为氙 (VI) 氧化物 XeO3。

  DOI：

  10.1126/science.139.3559.1046
• 作为试剂：
  描述：

  苯 在 air 、 三氧化二氙 作用下， 以 水 、 乙腈 为溶剂， 生成 苯酚
  参考文献：
  名称：

  Kats, M. M.; Kozlov, Yu. N.; Shul'pin, G. B., Journal of general chemistry of the USSR, 1991, vol. 61, # 8.2, p. 1694 - 1696

  摘要：

  DOI：

文献信息

• Stable Chloro- and Bromoxenate Cage Anions; [X₃(XeO₃)₃]^3– and [X₄(XeO₃)₄]^4– (X = Cl or Br)
  作者：James T. Goettel、Veit G. Haensch、Gary J. Schrobilgen

  DOI：10.1021/jacs.7b04067

  日期：2017.6.28

  described in the present work. The reactions of XeO3 with [N(CH3)4]Br and [N(C2H5)4]Br have provided two bromoxenate salts, [N(C2H5)4]3[Br3(XeO3)3] and [N(CH3)4]4[Br4(XeO3)4], in which the cage anions have Xe–Br bond lengths that range from 3.0838(3) to 3.3181(8) Å. The isostructural chloroxenate anions (Xe–Cl bond lengths, 2.9316(2) to 3.101(4) Å) were synthesized by analogy with their bromine analogues

  含有不同的稀有气体-元素键的可分离化合物的数量受到氙的限制，而对于limited的限制更大。Xe-Cl键的例子很少见，在进行这项工作之前，还没有宏观分离出Xe-Br键的化合物。本工作描述了第一个含有Xe-Br键的化合物的合成，分离和表征，以及它们的氯类似物。XeO 3与[N（CH 3）4 ] Br和[N（C 2 H 5）4 ] Br的反应提供了两种溴氧酸盐，即[N（C 2 H 5）4 ] 3 [Br 3（XeO 3）3 ]和[N（CH 3）4 ] 4 [Br 4（XeO 3）4]，其中笼形阴离子的Xe-Br键长范围为3.0838（3）至3.3181（8）Å。通过与它们的溴类似物类比合成了同构结构的氯氧酸根阴离子（Xe–Cl键长，2.9316（2）至3.101（4）Å）。溴和氯代酸盐在室温下在大气中稳定，并通过拉曼光谱和低温单晶X射线衍射表征为固态，在气相中通过量子化学计算表征。它们是含有稀
• The standard enthalpy of formation at 298.15 K of Cs4CrO4
  作者：Kwang-Yil Kim、G.K. Johnson、P.A.G. O'Hare、B.A. Phillips

  DOI：10.1016/0021-9614(81)90043-4

  日期：1981.7

  Abstract The synthesis and a calorimetric study of Cs 4 CrO 4 are described. The standard enthalpy of formation of Cs 4 CrO 4 has been determined by solution calorimetry in a mixture of XeO 3 and CsOH. The derived value, ΔH f o (Cs 4 CrO 4 , c, 298.15 K) = −(1588.5±3.2) kJ mol −1 , is in agreement with other studies based on oxygen potential and e.m.f. measurements.

  摘要 描述了Cs 4 CrO 4 的合成和量热研究。Cs 4 CrO 4 的标准生成焓已通过溶液量热法在 XeO 3 和 CsOH 的混合物中确定。导出值 ΔH fo (Cs 4 CrO 4 , c, 298.15 K) = -(1588.5±3.2) kJ mol -1 与基于氧势和电动势测量的其他研究一致。
• Radiation chemistry of xenon trioxide, xenate and perxenate, and photochemistry of perxenate. A pulse radiolysis and laser flash photolysis study
  作者：Ulrik K. Kläning、Knud Sehested、Thomas Wolff、Evan H. Appelman

  DOI：10.1039/f19827801539

  日期：——

  Unstable species containing xenon in the formal oxidation states five, XeV, and seven, XeVII, were observed by pulse radiolysis of aqueous solutions of xenon trioxide, XeO3, at pH 8–9 and of xenate, HXeO–4, at pH 11–13. XeVII and species containing xenon in the formal oxidation state nine, XeIX, were observed in pulse radiolysis and flash photolysis of aqueous solutions of perxenate, HXeO3–6, at pH

  通过脉冲辐照pH 8–9的三氧化氙XEO 3水溶液和pH值为XH的氙XHO - 4，可以观察到形式为五种形式的氙的不稳定物种Xe V和七种Xe VII。11-13。氙VII和处于形式氧化态9，Xe的含有氙物种IX，在脉冲辐解和高氙酸盐的水溶液的光解，HXEO观察3- 6，在pH 11-13。式HXEO 3和H 3 XEO 2- 7被假定为氙V和Xe IX的，而观察结果表明，氙VII对应于三个不同的物种的量，公式HXEO 4，HXEO 2- 5和H 3 XEO 2- 6被假定。HXEO 3和H 3 XEO 2- 6形成为与XEO水合电子的反应3和HXEO 3- 6，分别。HXEO 4和H 3 XEO 2- 7形成在与自由基的XEO羟基的反应3和HXEO 3- 6其中羟基自由基加到配体上的氧原子上形成过氧化物。HXEO 2- 5形成为与羟基自由基阴离子，其中羟基自由基阴离子增加了氙原子的反应，并通过HXEO的光解3-
• XeO3 adducts of pyridine, 4-dimethylaminopyridine, and their pyridinium salts
  作者：James T. Goettel、Hélène P.A. Mercier、Gary J. Schrobilgen

  DOI：10.1016/j.jfluchem.2018.03.004

  日期：2018.7

  Xenon trioxide (XeO3), a highly shock-sensitive detonator, forms adducts with the N-bases, pyridine and 4-dimethylaminopyridine (4-DMAP). The reactions of pyridine and 4-DMAP with XeO3 in rigorously dried CH3CN and in CH3CN that had not been dried yielded (C5H5N)3XeO3 (1) and (4-(CH3)2NC5H5N)3 XeO3·H2O (3), respectively, whereas their reactions in HF-acidified CH3CN yielded [C5H5NH]4[HF2]2[F]2(XeO3)2

  高度震动敏感的雷管三氧化氙（XEO 3）与N基，吡啶和4-二甲基氨基吡啶（4-DMAP）形成加合物。吡啶和4-DMAP与XEO的反应3中严格干燥CH 3 CN和CH中3 CN尚未被干燥，得到（C 5 H ^ 5 N）3 XEO 3 （1）和（4-（CH 3）2 NC 5 H 5 N）3 XEO 3 ·H 2 O （3），而它们在HF酸化的CH 3中的反应CN生成[C 5 H 5 NH] 4 [HF 2 ] 2 [F] 2（XEO 3）2 （2）和[4-（CH 3）2 NC 5 H 4 NH] [HF 2 ] XEO 3 （4 ）。晶体（1），（2）和（4）在遭受机械冲击时无法引爆；但是，（3）比XEO 3对机械或热冲击的敏感性要高得多。。通过低温，单晶X射线衍射和拉曼光谱对加合物及其吡啶鎓盐进行结构表征。（1）和（3）的晶体结构由分别与三个吡啶和4-DMAP配体N配位的XEO 3分子组成。水分子还与（3）的两个相邻XEO
• A Stable Crown Ether Complex with a Noble-Gas Compound
  作者：Katherine M. Marczenko、Hélène P. A. Mercier、Gary J. Schrobilgen

  DOI：10.1002/anie.201806640

  日期：2018.9.17

  Crown ethers have been known for over 50 years, but no example of a complex between a noble‐gas compound and a crown ether or another polydentate ligand had previously been reported. Xenon trioxide is shown to react with 15‐crown‐5 to form the kinetically stable (CH2CH2O)5XeO3 adduct, which, in marked contrast with solid XeO3, does not detonate when mechanically shocked. The crystal structure shows

  冠醚已经知道了50多年，但是以前没有报道稀有气体化合物与冠醚或另一种多齿配体之间形成络合物的例子。三氧化氙与15-crown-5反应形成动力学稳定的（CH 2 CH 2 O）5 XEO 3加合物，与固体XEO 3形成鲜明对比的是，在机械震动时不会爆炸。晶体结构表明冠醚的五个氧原子与XEO 3的氙原子配位。气相Wiberg键价和指数以及经验键价表明Xe‐O冠键主要是静电键，并且与σ孔键一致。XEO的到Hirshfeld的静电电势（EP）的映射面3和15-冠-5中（CH 2 CH 2 O）5 XEO 3和分子静电势表面的详细检查XEO的（MEPS）3和（ CH 2 CH 2 O）5揭示了（CH 2 CH 2 O）5的氧原子上具有负EP的区域和氙原子上具有正正EP的区域，这也与σ-空穴相互作用有关。