compuestos de xenón

Los compuestos de xenón son compuestos que contienen el elemento xenón (Xe). Tras el descubrimiento de Neil Bartlett en 1962 de que el xenón puede formar compuestos químicos, se ha descubierto y descrito un gran número de compuestos de xenón. Casi todos los compuestos de xenón conocidos contienen átomos de flúor u oxígeno, elementos electronegativos . La química del xenón en cada estado de oxidación es análoga a la del yodo, elemento vecino, en el estado de oxidación inmediatamente inferior. ^{[ 1 ]}

Se conocen tres fluoruros : XeF ₂ , XeF ₄ , y XeF ₆ . Estos son los puntos de partida para la síntesis de casi todos los compuestos de xenón. Se teoriza que el XeF neutro es inestable; ^{[ 2 ]} sin embargo, el pentafluoroplatinato de fluoroxenonio ( XeF ⁺Se ha descrito el PtF ⁻ ₅ ), más conocido como hexafluoroplatinato de xenón . ^{[ 3 ]}

El difluoruro sólido y cristalino XeF₂ se forma cuando una mezcla de gases de flúor y xenón se expone a la luz ultravioleta. _[ ^{4 ] El} componente ultravioleta de la luz diurna ordinaria es suficiente. ^{[ 5 ]} El calentamiento prolongado de XeF₂ a altas temperaturas ^bajo un catalizador _de NiF₂ produce XeF₆ _. ^{[ 6 ]} _La pirólisis de XeF₆ en presencia de _NaF produce XeF₄ ^de alta _pureza . [ ⁷ ]

Los fluoruros de xenón se comportan como aceptores y donantes de fluoruro, formando sales que contienen cationes como XeF ⁺ y Xe₂ F ⁺ ₃ , y aniones comoXeF ⁻ ₅ ,XeF ⁻ ₇ , yXeF ²⁻ ₈ . El Xe ⁺ ₂ verde y paramagnéticose forma por la reducción deXeF ₂ por gas xenón. ^{[ 1 ]}

_El XeF₂ también forma complejos de coordinación con iones de metales de transición. Se han sintetizado y caracterizado más de 30 de estos complejos. ^{[ 6 ]}

Mientras que los fluoruros de xenón están bien caracterizados, los demás haluros no lo están. Se informa que el dicloruro de xenón , formado por la irradiación de alta frecuencia de una mezcla de xenón, flúor y tetracloruro de silicio o carbono , ^{[ 8 ]} es un compuesto endotérmico, incoloro y cristalino que se descompone en sus elementos a 80 °C. Sin embargo, _el XeCl₂ podría ser simplemente una molécula de van der Waals de átomos de Xe y moléculas de Cl₂ débilmente unidos, _y no un compuesto real. ^{[ 9 ]} Los cálculos teóricos indican que la molécula lineal XeCl₂ es menos estable que el complejo de van der Waals. ^{[ 10 ]} El tetracloruro de xenón y el dibromuro de xenón son considerablemente más inestables _, por lo que no pueden sintetizarse mediante reacciones químicas. Se crearon por la desintegración radiactiva del ^¹²⁹C. ICl ⁻ ₄ y ¹²⁹IBr ⁻ ₂ , respectivamente. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

Se conocen tres óxidos de xenón: trióxido de xenón ₍ XeO₃ ) y tetróxido de xenón ₍ XeO₄ ) , ambos peligrosamente explosivos y potentes agentes oxidantes, y dióxido de xenón ₍ XeO₂ ) , que se informó en 2011 con un número de coordinación de cuatro. ^{[ 13 ]} _El XeO₂ se forma cuando se vierte tetrafluoruro de xenón sobre hielo. Su estructura cristalina puede permitirle reemplazar al silicio en los minerales de silicato. ^{[ 14 ]} El catión XeOO⁺ ^se ha identificado mediante espectroscopia infrarroja en argón sólido . ^{[ 15 ]}

El xenón no reacciona directamente con el oxígeno; el trióxido se forma por hidrólisis de XeF ₆ : ^{[ 16 ]}

XeF ₆ + 3 H ₂ O → XeO ₃ + 6 HF

_El XeO₃ es débilmente ácido y se disuelve en álcalis para formar sales de xenato inestables que contienen el ^anión HXeO₄⁻ _. Estas sales inestables se desproporcionan fácilmente _en gas xenón y ^sales de perxenato , que contienen el anión XeO₄⁻⁶ . ^{[ 17 ]}

El perxenato de bario, cuando se trata con ácido sulfúrico concentrado , produce tetróxido de xenón gaseoso: ^{[ 8 ]}

Ba ₂ XeO ₆ + 2 H ₂ SO ₄ → 2 BaSO ₄ + 2 H ₂ O + XeO ₄

Para evitar su descomposición, el tetróxido de xenón así formado se enfría rápidamente hasta convertirse en un sólido de color amarillo pálido. Explota por encima de −35,9  °C en gas xenón y oxígeno, pero por lo demás es estable.

Se conocen varios oxifluoruros de xenón, incluidos XeOF₂, XeOF₄, XeO₂F₂ y XeO₃F₂ _. El _{XeOF₂ se} forma por reacción de OF₂ con gas _{xenón a} bajas temperaturas _. También _{puede obtenerse} por hidrólisis parcial de XeF₄ . Se ^{desproporciona} a −20 ^° C en XeF₂ y _XeO₂F₂ . _[ ^{18 ]} El _{XeOF₄ se} forma por hidrólisis parcial ^de XeF₆ _... [ ₁₉ ^] 

XeF ₆ + H ₂ O → XeOF ₄ + 2 HF

...o la reacción de XeF ₆ con perxenato de sodio, Na ₄ XeO ₆ . Esta última reacción también produce una pequeña cantidad de XeO ₃ F ₂ .

El XeO₂F₂ _también se forma por _hidrólisis ^parcial del XeF₆ . ^[ ₂₀ ^]

XeF ₆ + 2 H ₂ O → XeO ₂ F ₂ + 4 HF

El XeOF ₄ reacciona con CsF para formar el anión XeOF ⁻ _{5 ,} ^{[ 18 ] [ 21 ]} mientras que el XeOF ₃ reacciona con los fluoruros de metales alcalinos KF , RbF y CsF para formar el anión XeOF ⁻ _4. ^{[ 22 ]}

El xenón se enlaza directamente con un elemento menos electronegativo que el flúor o el oxígeno, en particular el carbono . ^{[ 23 ]} Los grupos electroatractores, como los grupos con sustitución de flúor, son necesarios para estabilizar estos compuestos. ^{[ 17 ]} Se han caracterizado numerosos compuestos de este tipo, entre ellos: ^{[ 18 ] [ 24 ]}

• do₆ F₅ –Xe ⁺–N≡C–CH₃ , donde C₆F₅es el grupo pentafluorofenilo.
• (C ₆ F ₅ ) ₂ Xe
• do₆ F₅ –Xe–C≡N
• do₆ F₅ –Xe–F
• do₆ F₅ –Xe–Cl
• do₂ F₅ –C≡C–Xe ⁺
• (CH₃ )₃ C–C≡C–Xe ⁺
• do₆ F₅ –XeF ⁺ ₂
• (C ₆ F ₅ Xe) ₂ Cl ⁺

Otros compuestos que contienen xenón unido a un elemento menos electronegativo incluyen F–Xe–N(SO₂ F)₂ yF–Xe–BF_2. Este último se sintetiza a partir de_dedioxigenilo,O₂BF₄, a −100 ^° C. ^{[ 18} _] ^{[ 25 ]} 

Un ion inusual que contiene xenón es el catión tetraxenonooro(II) , AuXe ²⁺ ₄ , que contiene enlaces Xe–Au. ^{[ 26 ]} Este ion se encuentra en el compuesto AuXe ₄ (Sb ₂ F ₁₁ ) ₂ , y es notable por tener enlaces químicos directos entre dos átomos notoriamente poco reactivos, xenón y oro , con el xenón actuando como un ligando de metal de transición . También se conoce un complejo de mercurio similar (HgXe)(Sb ₃ F ₁₇ ) (formulado como [HgXe ²⁺ ][Sb ₂ F ₁₁ ^– ][SbF ₆ ^– ]). ^{[ 27 ]} El xenón forma complejos reversibles con M(CO) ₅ gaseoso , donde M=Cr, Mo o W. Los metales del bloque p también se unen a gases nobles: XeBeO se ha observado espectroscópicamente y se predice que tanto XeBeS como FXeBO son estables. ^{[ 28 ]}

El compuesto Xe ₂ Sb ₂ F ₁₁ contiene un enlace Xe–Xe, el enlace elemento-elemento más largo conocido (308,71 pm = 3,0871 Å ). ^{[ 29 ]}  

En 1995, M. Räsänen y sus colaboradores, científicos de la Universidad de Helsinki en Finlandia , anunciaron la preparación de dihidruro de xenón (HXeH), y posteriormente de hidruro-hidróxido de xenón (HXeOH), hidroxenoacetileno (HXeCCH) y otras moléculas que contienen Xe. ^{[ 30 ]} En 2008, Khriachtchev et al. informaron sobre la preparación de HXeOXeH mediante la fotólisis de agua dentro de una matriz criogénica de xenón. ^{[ 31 ]} También se han producido moléculas deuteradas , HXeOD y DXeOH. ^{[ 32 ]}

Además de los compuestos donde el xenón forma un enlace químico , el xenón puede formar clatratos , sustancias donde los átomos o pares de xenón están atrapados por la red cristalina de otro compuesto. Un ejemplo es el hidrato de xenón (Xe· 5 + 3 ⁄ 4 H ₂ O), donde los átomos de xenón ocupan vacantes en una red de moléculas de agua. ^{[ 33 ]} Este clatrato tiene un punto de fusión de 24  °C. ^{[ 34 ]} También se ha producido la versión deuterada de este hidrato. ^{[ 35 ]} Otro ejemplo es el hidruro de xenón (Xe(H ₂ ) ₈ ), en el que los pares de xenón ( dímeros ) están atrapados dentro del hidrógeno sólido . ^{[ 36 ]} Estos hidratos de clatrato pueden ocurrir naturalmente en condiciones de alta presión, como en el lago Vostok debajo de la capa de hielo antártica . ^{[ 37 ]} La formación de clatratos puede utilizarse para destilar fraccionadamente xenón, argón y criptón. ^{[ 38 ]}

El xenón también puede formar compuestos de fullereno endoédricos , donde un átomo de xenón queda atrapado dentro de una molécula de fullereno . El átomo de xenón atrapado en el fullereno puede observarse mediante espectroscopia de resonancia magnética nuclear ( RMN ) ^{de 129Xe . Gracias al} desplazamiento químico sensible del átomo de xenón en su entorno, se pueden analizar las reacciones químicas en la molécula de fullereno. Sin embargo, estas observaciones tienen ciertas limitaciones, ya que el átomo de xenón ejerce una influencia electrónica sobre la reactividad del fullereno. ^{[ 39 ]}

Cuando los átomos de xenón se encuentran en el estado fundamental , se repelen entre sí y no forman enlaces. Sin embargo, al energizarse, pueden formar un excímero (dímero excitado) hasta que los electrones regresan al estado fundamental . Esta entidad se forma porque el átomo de xenón tiende a completar su capa electrónica más externa añadiendo un electrón de un átomo de xenón vecino. La vida media típica de un excímero de xenón es de 1 a 5  nanosegundos, y su desintegración libera fotones con longitudes de onda de aproximadamente 150 y 173 nm . ^{[ 40 ] [ 41 ]} El xenón también puede formar excímeros con otros elementos, como los halógenos bromo , cloro y flúor . ^{[ 42 ]} 

El ion xenonio , XeH ⁺ , es un ion onio , compuesto por xenón protonado . Aunque no se ha demostrado la existencia de sales de xenonio, se conoce el ion XeH ^{+ aislado. [ 43 ]}

En la novela «Proyecto Ave María» de Andy Weir y su adaptación cinematográfica , la especie alienígena protagonista utiliza un compuesto de xenón que el protagonista denomina «xenonita». ^{[ 44 ]} Este material se obtiene mediante la mezcla de dos líquidos que, al solidificarse, forman un material prácticamente indestructible. Se utilizan aditivos para modificar su color, transparencia y propiedades acústicas. No se revela la composición química de la xenonita ni de sus precursores.