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삼산화 제논

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목차

1. 개요

삼산화 제논(XeO3)은 육불화 제논의 가수분해로 합성되는 제논의 산화물이다. 결정 상태에서 강력한 산화제이며, 25°C 이상에서 격렬하게 폭발하는 성질을 가지고 있다. 물에 녹으면 제논산 용액을 형성하며, 알칼리 용액에서는 제네이트를 생성한다. 삼산화 제논은 KF, RbF, CsF와 같은 무기 불화물과 반응하여 안정된 고체를 형성하기도 한다. 무색의 결정 형태로 존재하며, 건조한 공기 중에서는 안정적이나 습한 공기에서는 물을 흡수한다. 삼산화 제논은 폭발성이 매우 높아 취급에 특별한 주의가 필요하다.

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삼산화 제논 - [화학 물질]에 관한 문서
제논 삼산화물
식별 정보
InChI1/O3Xe/c1-4(2)3
InChIKeyZWAWYSBJNBVQHP-UHFFFAOYAR
SMILESO=Xe(=O)=O
표준 InChI1S/O3Xe/c1-4(2)3
표준 InChIKeyZWAWYSBJNBVQHP-UHFFFAOYSA-N
CAS 등록번호13776-58-4
UNIIIM8XMX5O5Q
ChemSpider ID21106493
속성
화학식XeO3
몰 질량179.288 g/mol
외관무색 결정성 고체
밀도4.55 g/cm3, 고체
용해도용해됨 (반응 동반)
녹는점25 °C
녹는점 설명격렬한 분해
구조
분자 모양삼각뿔 (C3v)
열화학
표준 생성 엔탈피402 kJ·mol−1
위험성
NFPA 704NFPA-H: 4
NFPA-R: 4
NFPA-F: 0
NFPA-S: OX
관련 화합물
기타 화합물제논 사산화물
제닉산
이미지
제논 삼산화물 구조식, 고립 전자쌍 표시
구조식, 고립 전자쌍 표시
공간 채움 모형
공간 채움 모형

2. 화학적 성질

결정화된 삼산화 제논은 강력한 산화제이지만, 작용 속도가 느려 유용성이 떨어진다.[2] 25°C 이상에서 삼산화 제논은 격렬하게 폭발할 수 있다.

:2 XeO3 → 2 Xe + 3 O2 (Δ''H''f = −403 kJ/mol)

물에 녹으면 제논산의 산성 용액이 만들어진다.

:XeO3(aq) + H2O → H2XeO4 H+ +

이 용액은 실온에서 안정적이며 폭발성이 없다. 카르복실산을 이산화 탄소와 물로 완전히 산화시킨다.[3]

알칼리 용액에 녹으면 제네이트를 형성한다. 음이온은 제네이트 용액에서 주된 화학종이다.[4] 이들은 안정적이지 않으며 불균등화 반응하여 과제논산염(+8 산화 상태), 제논, 산소 기체로 분해된다.[5] 수산화물 수용액과 반응시켜 를 포함하는 고체 과제논산염을 분리할 수 있다. 삼산화 제논은 KF, RbF, CsF과 같은 무기 불화물과 반응하여 형태의 안정된 고체를 형성한다.[6]

2. 1. 합성

육플루오린화 제논 수용액을 가수분해하면 삼산화 제논이 합성된다.[7]

: XeF6 + 3 H2O → XeO3 + 6 HF

2. 2. 반응성

의 수용액 중 가수 분해에 의해 삼산화 제논이 합성된다.[7]

: + 3 → + 6 HF

결정화된 삼산화 제논은 강력한 산화제이며, 약간이라도 산화될 수 있는 대부분의 물질을 산화시킬 수 있다. 그러나 작용 속도가 느려 유용성이 감소한다.[2]

25 °C 이상에서 삼산화 제논은 격렬한 폭발을 일으키기 쉽다.

:2 XeO3 → 2 Xe + 3 O2 (Δ''H''f = −403 kJ/mol)

물에 녹으면 제논산의 산성 용액이 형성된다.

:XeO3(aq) + H2O → H2XeO4 H+ +

이 용액은 실온에서 안정하며 삼산화 제논의 폭발성을 가지고 있지 않다. 이는 카르복실산을 이산화 탄소와 물로 정량적으로 산화시킨다.[3]

또는 알칼리 용액에 녹아 제네이트를 형성한다. 음이온은 제네이트 용액에서 우세한 종이다.[4] 이들은 안정적이지 않으며 불균등화 반응하여 과제논산염 (+8 산화 상태)과 제논 및 산소 기체로 분해되기 시작한다.[5] 을 수산화물의 수용액과 반응시켜 를 함유하는 고체 과제논산염이 분리되었다. 삼산화 제논은 KF, RbF 또는 CsF와 같은 무기 불화물과 반응하여 형태의 안정된 고체를 형성한다.[6]

3. 물리적 성질

육플루오린화 제논이나 사플루오린화 제논을 가수 분해하면 용액을 얻을 수 있는데, 이 용액을 증발시키면 무색의 삼산화 제논(XeO3) 결정을 얻을 수 있다.[7] 이 결정은 건조한 공기 중에서는 며칠 동안 안정적이지만, 습한 공기에서는 물을 쉽게 흡수하여 농축된 용액을 형성한다. 삼산화 제논의 밀도는 4.55 g/cm3이다.[8]

3. 1. 결정 구조

육플루오린화 제논 또는 사플루오린화 제논의 가수 분해는 증발을 통해 무색의 XeO3 결정을 얻을 수 있는 용액을 생성한다.[7] 이 결정은 건조한 공기 중에서는 며칠 동안 안정하지만 습한 공기에서 물을 쉽게 흡수하여 농축된 용액을 형성한다. 결정 구조는 ''a'' = 6.163 Å, ''b'' = 8.115 Å, ''c'' = 5.234 Å, 단위 세포당 4 분자를 갖는 사방정계이다. 밀도는 4.55 g/cm3이다.[8]

XeO3 결정 구조의 일부를 나타내는 막대-구 모형
공간 채움 모형
XeO3의 배위 기하학


4. 안전성

삼산화 제논은 강력한 산화제이며, 대부분의 산화 가능한 물질과 접촉하면 폭발할 수 있으므로 주의해서 취급해야 한다.

4. 1. 폭발성

삼산화 제논(Xenon trioxide|제논 트라이옥사이드영어)은 매우 주의해서 다루어야 한다. 실온에서 아무런 자극이 없을 때에도 폭발한 사례가 있다.[8][9] 건조된 결정은 셀룰로스와 격렬하게 반응하여 폭발한다.[8][9]

참조

[1] 서적 Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company
[2] 서적 Chemistry of the Elements Butterworth-Heinemann
[3] 간행물 Titrimetric determination of some organic acids by xenon trioxide oxidation 1966-07
[4] 간행물 Vibrational spectra and structures of xenate(VI) and perxenate(VIII) ions in aqueous solution 1970-03
[5] 서적 Main group chemistry https://archive.org/[...] Royal Society of Chemistry
[6] 서적 Inorganic chemistry Academic Press
[7] 서적 Recent Advances in Noble-gas Chemistry Academic Press
[8] 간행물 Crystal and Molecular Structure of Xenon Trioxide https://escholarship[...]
[9] 간행물 Xenon Hydroxide: an Experimental Hazard
[10] 문서
[11] 문서
[12] 문서
[13] 서적 Chemical Principles 6th Ed. https://archive.org/[...] Houghton Mifflin Company


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