Υδροαστάτιο

To υδροαστάτιο (αγγλικά: hydrogen astatide) είναι ανόργανη δυαδική χημική ένωση, με μοριακό τύπο HAt. Το μόριό του αποτελείται από ένα άτομο αστατίου ομοιοπολικά συνδεμένο με ένα άτομο υδρογόνου.

Παραγωγή

Ολική σύνθεση

Το υδροαστάτιο μπορεί να παραχθεί με ολική σύνθεση, δηλαδή με απευθείας αντίδραση των χημικών στοιχείων που το αποτελούν:

${\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{A}{\mathrm{t}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\rightleftarrows }\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{A}\mathrm{t}$

Επίδραση αστατίου σε αλκάνιο

Με επίδραση αστατίου σε αλκάνιο (RH) παράγεται το αντίστοιχο αστατιοαλκάνιο και υδροαστάτιο:

$\mathrm{R}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{A}{\mathrm{t}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\rightleftarrows }\mathrm{R}\mathrm{A}\mathrm{t}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{A}\mathrm{t}$

Επίδραση αστατίου σε θειώδες οξύ

Με επίδραση αστατίου σε υδατικό διάλυμα θειώδους οξέος (Η₂SO₃) παράγεται υδροαστάτιο και θειικό οξύ (H₂SO₄):

${\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{A}{\mathrm{t}}_{\mathrm{2}}\stackrel{}{\to }{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{A}\mathrm{t}$

Επίδραση αστατίου σε υδραζίνη

Με επίδραση αστατίου σε υδραζίνη (Η₄N₂) παράγεται υδροαστάτιο και άζωτο (N₂):

${\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{A}{\mathrm{t}}_{\mathrm{2}}\stackrel{}{\to }{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{H}\mathrm{A}\mathrm{t}$

Χημική συμπεριφορά

Αυτή η χημική ένωση φαίνεται να έχει ιδιότητες πολύ όμοιες με αυτές των τεσσάρων άλλων υδραλογόνων. Το (αντίστοιχο) υδροαστατικό οξύ είναι το ισχυρότερο απ' όλα τα υδροαλογονικά οξέα. Ωστόσο, η χρήση του είναι πολύ περιορισμένη, γιατί γρήγορα διασπάται στα στοιχεία που το αποτελούν, δηλαδή σε υδρογόνο και αστάτιο. Επειδή δε το υδρογόνο και το αστάτιο έχουν σχεδόν ίση ηλεκτραρνητικότητα, και η ύπαρξη του κατιόντος αστατίου (At⁺) έχει παρατηρηθεί, η διάσταση υδροαστατίου μπορεί να οδηγήσει και σε σχηματισμό ανιόντος υδριδίου (H^-). Έτσι, το υδροαστάτιο διασπάται σύντομα με την ακόλουθη αντίδραση:

$\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{A}\mathrm{t}\stackrel{}{\to }{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}\mathrm{+}\mathrm{A}{\mathrm{t}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{A}{\mathrm{t}}^{\mathrm{+}}\stackrel{}{\to }{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{A}{\mathrm{t}}_{\mathrm{2}}$

Επίσης, συγκρίνοντας τις ενθαλπίες σχηματισμού των υδραλογόνων, παρατηρούμε ότι αριθμητικά μειώνονται με την αύξηση της περιόδου του αλογόνου. Αν και τα υδατικά διαλύματα υδροϊωδίου είναι σταθερά, τα υδατικά διαλύματα υδροαστατίου είναι λιγότερο σταθερά από το σύστημα νερού, υδρογόνου και αστατίου.

Επιπλέον. το αστάτιο έχει μικρή ημιζωή. Το αστάτιο δεν έχει κανένα σταθερό ισότοπο. Το πιο σταθερό από αυτά, το ²¹⁰At, έχει ημιζωή 8,1 ώρες, κι έτσι δε μπορούν εύκολα να χρησιμοποιηθούν οι χημικές του ενώσεις, εφόσον το αστάτιο μετατρέπεται σύντομα σε άλλα στοιχεία.

Μερικά παραδείγματα χημικών αντιδράσεων του υδροαστατίου είναι τα ακόλουθα:

Αντιδράσεις εξουδετέρωσης

Παραδείγματα:

1. Με υδροξείδιο του λιθίου (LiOH)

$\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{A}\mathrm{t}\stackrel{}{\to }\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{A}\mathrm{t}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

2. Με διυδροξείδιο του λευκοχρύσου [Pt(OH)₂]:

$\mathrm{P}\mathrm{t}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{A}\mathrm{t}\stackrel{}{\to }\mathrm{P}\mathrm{t}\mathrm{A}{\mathrm{t}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Αντιδράσεις με άλατα ασθενέστερων από το ίδιο οξέων

Παράδειγμα:

$\mathrm{T}\mathrm{l}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{A}\mathrm{t}\stackrel{}{\to }\mathrm{T}\mathrm{l}\mathrm{A}\mathrm{t}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

• Δηλαδή είναι ισχυρότερο από το νιτρικό οξύ.

Αντιδράσεις αναγωγής

Παραδείγματα:

1. Θειικού οξέος σε υδρόθειο (Η₂S):

${\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{8}\mathrm{H}\mathrm{A}\mathrm{t}\stackrel{}{\to }{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{A}{\mathrm{t}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

2. Οξυγόνου σε νερό:

$\mathrm{4}\mathrm{H}\mathrm{A}\mathrm{t}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\stackrel{}{\to }\mathrm{2}\mathrm{A}{\mathrm{t}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Αντιδράσεις οξείδωσης

Μπορεί να οξειδώσει, για παράδειγμα, χημικά στοιχεία λιγότερο ηλεκτραρνητικά από το αστάτιο:

$\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{A}\mathrm{t}\mathrm{+}\mathrm{T}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\stackrel{}{\to }\mathrm{2}\mathrm{T}\mathrm{l}\mathrm{A}\mathrm{t}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\uparrow }$

Αντιδράσεις προσθήκης

Δίνει αντιδράσεις προσθήκης, π.χ. σε αλκένια:

$\mathrm{H}\mathrm{A}\mathrm{t}\mathrm{+}\mathrm{R}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{=}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\stackrel{}{\to }\frac{1}{2}\mathrm{R}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{A}\mathrm{t}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\frac{1}{2}\mathrm{R}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{A}\mathrm{t}$

Παρατηρήσεις, υποσημειώσεις και αναφορές