비활성 기체 화합물

3. 비활성 기체 화합물의 종류

처음에는 비활성 기체 원소가 다른 원소와 화합물을 만들기 어렵다고 생각되었지만, 1962년 이후 여러 화합물이 발견되었다.

• 헬륨 화합물: 헬륨화 이나트륨이 초고압 하에서 존재한다는 사실이 밝혀졌다.^[52]
• 네온 화합물: 실제로 실험을 통해 발견된 것은 없다.
• 아르곤 화합물: 아르곤 플루오르화 수소화물(HArF)이 극저온에서 관찰되었다.^[51]
• 크립톤 화합물: 플루오린과 반응하여 이플루오린화 크립톤(KrF₂)을 생성한다.
• 제논 화합물: 라이너스 폴링은 육플루오린화 크립톤(KrF₆)과 육플루오린화 제논(XeF₆)이 존재할 수 있다고 예상했으며, 제논산에서 과제논산의 염이 만들어질 수 있다고 예측했다.^[44][45] 그의 예상대로 플루오린화물, 옥시플루오린화물, 산화물 등 여러 종류의 제논 화합물이 알려져 있다. 특히 이플루오린화 제논은 제논과 플루오린 분자 기체를 햇빛에 쬐는 것만으로 얻을 수 있다.
• 라돈 화합물: 플루오린과 반응하여 이플루오린화 라돈(RnF₂)을 생성한다.
• 오가네손 화합물: 알려진 화합물은 없지만, 이론적으로는 반응성이 높을 것으로 예상된다.^[27][28]

3. 1. 헬륨 화합물

3. 2. 네온 화합물

3. 3. 아르곤 화합물

3. 4. 크립톤 화합물

• 이플루오린화 크립톤 (KrF₂)
• 크립톤 하이드로시안화물 (HKrCN)
• 하이드로크립토아세틸렌 (HKrC₂H)
• 크립톤 산화셀레늄플루오르 (Kr(OSe₅)₂)
• 시안화수소 크립톤 플루오르 (HCNKrF₂)

3. 5. 제논 화합물

3. 6. 라돈 화합물

3. 7. 오가네손 화합물

4. 비활성 기체 화합물의 성질

처음에는 비활성 기체 원소가 다른 원소와 화합물을 만들 수 없다고 생각했다. 이는 비활성 기체 원소의 최외각 전자가 채워져 있거나 최외각 전자수가 8개여서 화학적으로 매우 안정적이고 반응성이 낮기 때문이다.

네온과 그보다 무거운 비활성 기체 원소는 바깥쪽에 있는 s 껍질과 p 껍질이 이미 전자로 채워져 있다. 다른 원소와 화합물을 만들기 위해서는 그 상태에서 전자를 주고받아야 한다. 비활성 기체 원소에 높은 이온화 에너지를 가하거나 0에 가까운 전자 친화도를 구동력으로 삼아야 하기 때문에 반응성은 전혀 예상되지 않았다.

그러나 1933년 라이너스 폴링은 무거운 비활성 기체는 플루오린이나 산소와 화합물을 만들 수 있다고 예상했다. 특히 그는 육플루오린화 크립톤(KrF₆)과 육플루오린화 제논(XeF₆)이 존재할 수 있다고 예상했으며, XeF₈은 불안정한 화합물로 존재할 수 있다고 추측했다. 또한 제논산에서 과제논산의 염이 만들어질 수 있다고 시사했다.^[44][45] 이러한 예상은 대부분 적중했지만, XeF₈은 열역학적으로나 속도론적으로 불안정하다고 여겨져^[46], 2009년에 이르기까지 합성된 예는 없다.

무거운 비활성 기체 원소는 가벼운 것보다 더 많은 전자 껍질을 가지고 있다. 따라서 원자 바깥쪽에 있는 전자는 안쪽 전자의 더 강한 차폐 효과를 받는다. 또한 최외각 전자의 주 양자수도 커져서 궤도는 원자핵에서 멀어진다. 이들은 최외각 전자와 원자핵 간의 인력을 약화시켜 비활성 기체 원소라도 이온화되기 쉬워진다. 그 결과, 무거운 비활성 기체 원소에서는 전기 음성도가 매우 큰 원소인 플루오린이나 산소와 안정적인 화합물을 만들 수 있을 정도로 이온화 에너지가 떨어진다.

4. 1. 결합 특성

4. 2. 안정성 및 반응성

5. 비활성 기체 화합물의 응용

비활성 기체 화합물은 주로 산화제나 비활성 기체를 밀집된 형태로 저장하는 데 사용된다. 제논산은 반응 후 제논이 기체로 방출되어 불순물이 남지 않는다는 점에서 오존과 함께 유용한 산화제로 꼽힌다.^[4]

클라트레이트는 아르곤, 크립톤, 제논에서 헬륨과 네온을 분리하고, 이들 기체를 운반하는 데 사용된다. 크립톤과 제논의 방사성 동위원소는 취급이 어렵지만, 화합물 형태로 만들면 기체 상태보다 다루기 쉽다.^[4]

5. 1. 산화제 및 플루오린화제

5. 2. 레이저 기술

5. 3. 의학 및 과학 연구

5. 4. 기타 응용 분야

6. 1962년 이전의 비활성 기체 화합물

19세기 말 비활성 기체족이 처음 발견되었을 때, 이들은 어떤 화합물도 형성하지 않는 것으로 관찰되어 '불활성 기체'로 여겨졌다. 20세기 초 원자 이론이 발전하면서, 이들의 불활성은 화학적으로 매우 안정된 전자의 완전한 원자가 껍질 때문으로 이해되었다. 모든 비활성 기체는 완전한 ''s'' 및 ''p'' 외부 전자 껍질을 가지며( 헬륨은 'p' 부껍질이 없음), 높은 이온화 에너지와 거의 0에 가까운 전자 친화도로 인해 화합물을 쉽게 형성하지 않는다.

1933년, 라이너스 폴링은 무거운 비활성 기체가 플루오린 및 산소와 화합물을 형성할 수 있다고 예측했다. 그는 육플루오린화 크립톤(KrF₆)과 육플루오린화 제논(XeF₆)의 존재를 예측하고, XeF₈이 불안정한 화합물로 존재할 수 있다고 추측했으며, 제논산이 과제논산염 염을 형성할 것이라고 제안했다.^[3][4] 이러한 예측은 대체로 정확했으나, XeF₈은 열역학적, 동역학적으로 모두 불안정하다고 밝혀졌다.^[5]

1962년 이전까지, 분리된 비활성 기체 화합물은 클라트레이트뿐이었다. 그 외에는 배위 화합물이 분광학적으로 검출되었고, 물 분자가 비활성 기체 원자에 약한 쌍극자를 유도하여 쌍극자-쌍극자 상호작용을 일으키는 수화물이 형성되기도 했다.^[34]

6. 1. 클라트레이트

6. 2. 배위 화합물

6. 3. 수화물

7. 풀러렌 부가물

비활성 기체는 풀러렌 분자 내부에 갇혀 내부 포함 풀러렌 화합물을 형성할 수 있다. 1993년, C]₆₀을 약 3

7. 1. 비금속 도핑 풀러렌

8. 한국의 비활성 기체 화합물 연구 현황과 미래 전망

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참조

_[1] 논문 Synthesis of [F₃S≡NXeF][AsF₆] and structural study by multi-NMR and Raman spectroscopy, electronic structure calculations, and X-ray crystallography 2007-02
_[2] 논문 F₅SN(H)Xe⁺; a rare example of xenon bonded to sp³-hybridized nitrogen; synthesis and structural characterization of [F₅SN(H)Xe][AsF₆] 2008-05
_[3] 논문 The Formulas of Antimonic Acid and the Antimonates 1933-06
_[4] 서적 Noble-Gas Chemistry Methuen
_[5] 논문 Recent developments in the Chemistry of Some Electronegative Elements 1979-06
_[6] 서적 Inorganic Chemistry Prentice Hall
_[7] 논문 Xenon hexafluoroplatinate Xe⁺[PtF₆]⁻
_[8] 논문 Concerning the nature of XePtF_6
[9] 논문 Xenon Tetrafluoride
_[10] 논문 Fluorination of Xenon 1962-11-01
_[11] 논문 The chemistry of krypton
_[12] 논문 '[H(OXeF₂)_n][AsF₆] and [FXe^II(OXe^IVF₂)_n][AsF₆] (n = 1, 2): Examples of Xenon(IV) Hydroxide Fluoride and Oxide Fluoride Cations and the Crystal Structures of [F₃Xe—FH][Sb₂F₁₁] and [H₅F₄][SbF₆]·2[F₃Xe—FH][Sb₂F₁₁]'
_[13] 논문 Excimers and excimer lasers 1980
_[14] 논문 The Xe₂⁺ Ion—Preparation and Structure
_[15] 논문 Krypton difluoride
_[16] 서적 Advances in Inorganic Chemistry https://archive.org/[...] Academic Press 1998
_[17] 논문 A stable argon compound
_[18] 논문 HArF in Solid Argon Revisited: Transition from Unstable to Stable Configuration 2009-07-02
_[19] 논문 Chemical accelerator studies of reaction dynamics: Ar+ + CH4 → ArH+ + CH3 https://kuscholarwor[...] 1975
_[20] 논문 Detection of a Noble Gas Molecular Ion, 36ArH+, in the Crab Nebula 2013-12-12
_[21] 논문 The ArF⁺ cation. Is it stable enough to be isolated in a salt? 1989-01
_[22] 서적 Cationic and anionic complexes of the noble gases 2005-05-27
_[23] 웹사이트 Periodic Table of Elements: Los Alamos National Laboratory https://periodic.lan[...] 2019-12-13
_[24] 논문 The Ionization of Hydrogen by Electron Impact as Interpreted by Positive Ray Analysis http://prola.aps.org[...] The American Physical Society 2013-12-15
_[25] 웹사이트 Forget What You've Learned – Scientists Just Created a Stable Helium Compound https://www.sciencea[...] 2017-02-07
_[26] 논문 Fluorides of radon and element 118 https://escholarship[...]
_[27] 서적 The Chemistry of Superheavy Elements Springer Science & Business Media 2013-11-30
_[28] 서적 Superheavy elements: a prediction of their chemical and physical properties https://archive.org/[...] 2013-10-04
_[29] 논문 Neon encapsulation by a hydroquinone organic crystalline clathrate under ambient conditions 2023
_[30] 논문 Studies on Clathrasils. X. The effect of "help gases" on the formation and stability of clathrasils 1987-03
_[31] 논문 A high-pressure van der Waals compound in solid nitrogen-helium mixtures
_[32] 논문 New high-pressure van der Waals compound Kr(H₂)₄ discovered in the krypton-hydrogen binary system
_[33] 논문 Atypical compounds of gases, which have been called 'noble' Royal Society of Chemistry 2007-10
_[34] 논문 A molecular theory of general anesthesia 1961
_[35] 서적 Main group chemistry https://books.google[...] Royal Society of Chemistry 2000
_[36] 논문 Distortion of Host Lattice in Clathrate Hydrate as a Function of Guest Molecule and Temperature 2000-11-23
_[37] 논문 Stable compounds of helium and neon. He@C60 and Ne@C60
_[38] 논문 Incorporation of helium, neon, argon, krypton, and xenon into fullerenes using high pressure
_[39] 논문 The Syntheses of Carbocations by Use of the Noble-Gas Oxidant, {{chem|[XeOTeF|5|][Sb(OTeF|5|)|6|]}}: The Syntheses and Characterization of the {{chem|CX|3|+}} (X = Cl, Br, {{chem|OTeF|5}}) and {{chem|CBr(OTeF|5|)|2|+}} Cations and Theoretical Studies of {{chem|CX|3|+}} and {{chem|BX|3}} (X = F, Cl, Br, I, {{chem|OTeF|5}})
_[40] 논문 Perfluoroammonium and alkali-metal salts of the heptafluoroxenate(VI) and octafluoroxenate(VI) anions 1982-12
_[41] 특허 Perfluoroammonium salt of heptafluoroxenon anion US Patent 4428913 1982-06-24
_[42] 논문 A Quantitative Scale for the Oxidizing Strength of Oxidative Fluorinators
_[43] 논문 Clathrate compounds of quinol
_[44] 논문 The Formulas of Antimonic Acid and the Antimonates https://doi.org/10.1[...]
_[45] 서적 Noble-Gas Chemistry Methuen, London 1968
_[46] 논문 Recent developments in the Chemistry of Some Electronegative Elements https://doi.org/10.1[...]
_[47] 논문 J. Electron Spectro. Related Phenom. 2000
_[48] 서적 シュライバー・アトキンス 無機化学（東京化学同人） 第4版 17章7節
_[49] 논문 Xenon hexafluoroplatinate Xe⁺[PtF₆]^- https://doi.org/10.1[...]
_[50] 논문 Xenon Tetrafluoride https://doi.org/10.1[...]
_[51] 논문 A stable argon compound https://doi.org/10.1[...]
_[52] 웹사이트 超高圧下で希ガスのヘリウム化合物が存在することを確認 - 国際研究チーム https://news.mynavi.[...] 2020-05-04
_[53] 논문 Stable compounds of helium and neon. He@C60 and Ne@C60
_[54] 논문 Incorporation of helium, neon, argon, krypton, and xenon into fullerenes using high pressure