Υπερξενικό οξύ

Το υπερξενικό οξύ ή διοξοτετραϋδροξυξένο είναι μια ασταθής χημική ένωση του ξένου (Xe), ενός ευγενούς αερίου, που σχηματίζεται με τη διάλυση τετραοξειδίου του ξένου (XeO₄) σε νερό (H₂O):

$\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{6}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\stackrel{}{\to }{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{6}}\mathrm{\rightleftarrows }\mathrm{[}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{6}}{\mathrm{]}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}\mathrm{\rightleftarrows }\mathrm{[}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{6}}{\mathrm{]}}^{\mathrm{2}\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}\mathrm{\rightleftarrows }\mathrm{[}\mathrm{H}\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{6}}{\mathrm{]}}^{\mathrm{3}\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}$

Το ίδιο το υπεροξικό οξύ δεν έχει απομονωθεί έξω από υδατικό διάλυμα, γιατί σε όξινα διαλύματα διασπάται σε τριοξείδιο του ξένου (XeO₃) και διοξυγόνο (O₂)

$\mathrm{2}\mathrm{[}\mathrm{H}\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{6}}{\mathrm{]}}^{\mathrm{3}\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{6}{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}\stackrel{}{\to }\mathrm{2}\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\uparrow }$

Ο χημικός τύπος του οξέος, H₄XeO₆, προέρχεται από την οκταεδρική γεωμετρία των υπερξενικών αλάτων του με αλκάλια μέταλλα.

Υπερξενικά ανιόντα και άλατα

Υπερξενικά ονομάζονται τα άλατα που περιέχουν το κίτρινο ανιόν [XeO₆]^4-. Αυτό το ανιόν έχει οκταεδρική «μοριακή» γεωμετρία, όπως αποδείχθηκε με φασματοσκοπία Raman, στην οποία οι δεσμοί O-Xe-Ο έχουν γωνίες που κυμαίνονται μεταξύ 87 και 93 μοιρών, ενώ το μήκος του δεσμού Xe-Ο καθορίστηκε σε 187,5 pm.

Παραγωγή

Τα υπερξενικά συνθέτονται με αποπρωτονίωση τριοξειδίου του ξένου με διάλυσή τους σε μια ισχυρή βάση:

$\mathrm{2}\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{\mathrm{-}}\stackrel{}{\to }\mathrm{X}\mathrm{e}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}\mathrm{[}\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{6}}{\mathrm{]}}^{\mathrm{4}\mathrm{-}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Αν χρησιμοποιηθεί το υδροξείδιο το βαρίου [Ba(OH)₂] ως βάση, κρυσταλλώνεται υπερξενικό βάριο:

$\mathrm{2}\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\stackrel{}{\to }\mathrm{X}\mathrm{e}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}\mathrm{B}{\mathrm{a}}_{\mathrm{2}}\mathrm{[}\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{6}}\mathrm{]}\mathrm{\downarrow }\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Χημική συμπεριφορά και εφαρμογές

Τόσο το υπερξενικό οξύ όσο και το ανιόν του είναι ισχυρά οξειδωτικά αντιδραστήρια, ικανά να οξειδώσουν τον άργυρο (Ag) από την οξειδωτική βαθμίδα +1 στην +3, το χαλκό (Cu) από την οξειδωτική βαθμίδα +2 στην +3 και το κατιόν μαγγανίου (Mn²⁺, οξειδωτική βαθμίδα +2) σε υπερμαγγανικό ανιόν ([MnO₄]^-, οξειδωτική βαθμίδα +7). Το υπερξενικό νάτριο (Na₄XeO₆), το υπερξενικό κάλιο (K₄XeO₆) και το υπερξενικό βάριο είναι υδατοδιαλυτά Το διάλυμα υπερξενικού βαρίου χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη για τη σύνθεση τεραοξείδιου του ξένου:

$\mathrm{B}{\mathrm{a}}_{\mathrm{2}}\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{6}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\stackrel{-2BaS{O}_4}{\to }{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{6}}\stackrel{}{\to }\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Τα περισσότερα υπερξενικά μεταλλικά άλατα είναι σταθερά, με γνωστή εξαίρεση τον υπερξενικό άργυρο, που διασπάται βίαια.

Το υπερξενικό νάτριο (Na₄XeO₆) χρησιμοποιείται στον αναλυτικό διαχωρισμό ιχνών αμερικίου (Am) από το κιούριο (Cm). Ο διαχωρισμός περιλαμβάνει την οξείδωση του Am³⁺ σε Am⁴⁺ από το υπερξενικό νάτριο, υπό την παρουσία ιόντων λανθανίου (La³⁺), και ακολουθείται από την επίδραση φθοριούχου ασβεστίου, που σχηματίζει αδιάλυτα φθορίδια με τα ιόντα κιουρίου (Cm³⁺) και λανθανίου (La³⁺) και διαλυτά φθορίδια με τα ιόντα αμερικίου (Am⁴⁺) και πλουτωνίου (Pu⁴⁺).