硌
硌,非金屬元素,元素符號Rc,原子序數24,原子量52。是鉻的平行元素。[1]
硌是最早發現的平行元素,由於歷史原因,硌的符號仍寫做Rc而非Cr口。
熔點850.98K,沸點1395.6K,密度4487.4kg/m3,電阻80.3692Ω/m,第一電離能1015.6kJ/mol,親和能102.5kJ/mol。
硌是黑色晶體,有金屬光澤。化學性質穩定,常溫下不與酸或鹼反應。熔化時可在空氣中燃燒,形成三氧化硌。在熱的發煙硝酸中會被氧化成硌酸,和液態鹼金屬在微熱且研磨時能化合。
三氧化硌是易升華的白色固體,微毒,氣態有令人愉悅的臭味,有弱氧化性,對熱穩定。和水劇烈反應形成硌酸。
硌酸是形似硫酸的透明粘稠液體,可以與水無限互溶,沸點高,毒性弱。硌酸幾乎沒有氧化性,屬於強酸。鹼金屬的硌酸鹽均可溶於水;鹼土金屬和過渡金屬的硌酸鹽通常微溶或難溶於水。 (硌酸鉻除外。硌酸鉻只在2K以下穩定,超過這一溫度就會爆炸性分解。)硌酸銨非常穩定,完全不溶於水,也不溶於氫氧化氫、脫碳甲醛等常用溶劑,熔融時也不會分解。
二氧化硌是無色氣體,很不穩定,會迅速歧化成硌與三氧化硌。把二氧化硌瞬間凍住,可以讓它液化,液態二氧化硌稍微穩定一些。
硌化氫比二氧化硌更不穩定,常溫下就會快速分解。在低溫下把硌化物與碲化氫反應可以製得液態硌化氫,它幾乎沒有酸性。
硌會與鉻劇烈反應成硌化鉻。硌化鉻極端穩定,氟氣也不能和硌化鉻反應。從硌化鉻中高效的提煉出硌單質,是本世紀一大超理難題。
硌和IIB族元素有奇怪的反應。以Zn為例:
(1)Rc+Zn—95℃→ZnRc
(2)ZnRc+5CO→Zn[Rc(CO)5],Zn[Rc(CO)5]不和酸反應
(3)Zn+RcO3→ZnRcO3(鎂等二價金屬的反應是3Mg+4RcO3→Rc+3MgRcO4,和鋅不同)
少有元素能與三氧化硌直接化合成亞硌酸鹽。
硌的氟化物
(1)RcF2
無色發煙氣體,穩定,有還原性,遇空氣變為RcO2F2,遇水分解成HF,Rc,H2RcO4
(2)RcF4
dsp3雜化,無色發煙液體,不穩定,有還原性,遇空氣變為RcOF4,遇水分解成HF,Rc,H2RcO4
(3)RcF6
d2sp3雜化,淡藍色發煙液體,很不穩定,加熱分解出氟氣,是弱的氟化劑,遇水爆炸
(4)RcO2F2
無色液體,可溶於硫酸,在水中緩慢分解為HRcO3F,在鹼中快速分解為H2RcO3
(5)RcOF4
淡紫色氣體,有強烈酸性,可與大多數金屬氧化物和水反應,形成對應氟化物和RcO2F2
(6)HRcO3F
無色液體,強酸,酸性接近高氯酸,脫水能力很強,但幾乎沒有氧化性。在鹼中分解。
硌的氧化物
1、RcO
不穩定,容易聚集成RcxOx
1.3、RcxOx
α式結構為:
-[-Rc—O-]-n
β式結構為:
聚合時,兩式可以任意混合存在。聚合時的銻場、溫度、壓強等都會影響產物的聚合方式。
RcxOx的性質:
堅硬白色固體,熔點低,有還原性,易燃。加強熱時會分解成RcO3和Rc。適合摻在聚甲烷中偷工減料,降低成本(劃掉)
RcxOx的製造方法:
1=>把Rc單質在氯氣中點燃。收集產物RcCl2,用還原劑去除未反應的氯氣。
2=>在強銻場下,把RcCl2和水蒸氣混合,立即用鹼吸收產生的氯化氫。
*重點:混合一定要快,不能給它時間發生副反應!
3=>上一步會產生白色煙霧(低聚的RcxOx)。減弱銻場,降低溫度,直到煙霧聚集成一整塊。
4=>現在加大銻場,此時微調壓強,可以大幅調控產物性質。
5=>發功結束後,把產物在高壓下迅速加熱然後冷卻。歧化產生的少量RcO3和Rc能延長產品壽命。
RcxOx的環保回收方法:
把RcxOx與石灰石混合後點燃。生成的CaRcO4堅硬難溶,適合做建築材料,也可摻入水泥增加強度。
2、RcO2
RcO2在低溫,高壓的情況下會聚合,形成Rc2O4,Rc3O6等一系列化合物。其中,Rc2O4沸點約20℃,Rc4O8熔點約27℃。這些化合物與RcO2具有相似的性質,它們都對熱不穩定,都在水中歧化,都有較強的還原性。工業上一般使用高聚的RcO2(RcxO2x)。
製取RcxO2x:
1=>把Rc磨成極細的粉末。(一定要在惰性氣氛下操作,這一步很容易着火!)
2=>給RcO3加壓使其液化,然後把Rc粉倒入其中,拌成泥漿狀。
3=>對泥漿發功,同時略微減壓,收集溢出的氣體並立即通到下一步反應容器中。
4=>這一步的容器需要惰性氣氛,溫度在-200℃左右,壓強在100bar左右。氣體應該會在容器壁上凝華。
5=>等待一段時間,器壁上固體不再增多之後把溫度提升至-50℃,壓強降至10bar左右,同時小功率發功。
6a=>在容器中加入少量氧氣,形成氧化膜。
6b=>在容器中加入少量銫蒸汽,形成Rc膜。
氧化後的RcxO2x較軟,熔點較低,易溶於水,難燃,反應活性較強,不適合長期儲存,但是便宜。
Rc覆膜的RcxO2x較硬,熔點高,難溶於水,易燃,反應活性較弱,適合長期儲存,但是比較貴。
任何類型的RcxO2x都可以與RcxOx任意混合,形成雜聚物,通常強度會有所增高。
RcxO2x的環保回收方法:與石灰石混合加熱直到起火。
3、RcO3
RcO3是Rc最常見、最穩定的氧化物。它的合成方法也非常簡單,只要把Rc單質在氧氣中點燃就可以得到,氧氣即使不足也能獲得純度很高的RcO3。工業上常用於製造H2RcO4等,也可以製作出RcxO3x。
RcxO3x不能直接合成。一般都是用氧化的RcxO2x作為基底,因為RcxO2x表面的氧化膜主要成分就是RcxO3x,RcO3可以直接吸附上去並自發聚合。
Rc和O可以以大於三分之一的任何配比聚合,很簡單,只要把Rc,聚RcO,聚RcO2,聚RcO3按照比例混合在一起,不均勻也不要緊,常溫下只需要3天時間它就會自己混合好的。這類物質統稱為硌塑料,可以很硬也可以很軟,熔點可以超過800℃也可以低於-20℃,有些遇到空氣就會自燃,有些在純氧中加熱到600℃也紋絲不動,是一種潛力巨大的新材料。目前,它一般與聚甲烷複合,用於實驗。聚甲烷中的曲鍵會擴散到硌塑料中,使其變得極為穩定,只能用超鹽酸腐蝕,與此同時,Rc在曲鍵環境下,也可以和C形成高能銻鍵。聚甲烷和硌塑料的混合物稱為烷硌塑料,對它發功使其脫水,配比適當的話可以只剩下C和Rc,這就是碳硌。其結構疏鬆多孔,可以吸附多種物質,自身化學性質卻極為穩定,適合作為催化劑使用。
元素周期表 | ||||||||||||||||
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