四氟化汞
四氟化汞是一種無機化合物，化學式為HgF4，它是化學家發現的一種汞的+4氧化態化合物。汞與其他IIB族元素（鋅和鎘）一樣都具有ns2(n-1)d10的價電子構型，它們通常只用s軌道參與形成化學鍵。這意味着通常汞的最高氧化態為+2，正因為這樣，汞通常被認為是後過渡元素而不是普通的過渡元素。HgF4 於 2007年的實驗被報告，但它的存在仍然存在爭議。2008年進行的實驗未能重複結果。[1]
| 四氟化汞 | |
|---|---|
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| 識別 | |
| CAS號 | 149625-19-4 
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| 性質 | |
| 化學式 | HgF4 |
| 摩爾質量 | 276.58 g·mol⁻¹ |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
歷史
大約在20世紀70年代，化學家就開始了對汞元素高氧化態的推測，20世紀90年代的理論計算表明氣相中d8電子構型的平面正方形分子能穩定存在。然而，製備它實驗的直到最近的2007年才獲得成功，在4K的超低溫下以固態氖和固態氬為基質，通過基質隔離技術製得了四氟化汞，並使用紅外吸收光譜法進行分析。[2][3]密度泛函理論的分析和偶合簇量子化學計算表明，汞原子的d軌道參與了化學鍵的形成，這說明過去的看法是錯誤的，汞元素應當是一種過渡元素。[4]但是這個結論引起了爭論，威廉·巴里·簡森（William Barry Jensen）認為四氟化汞只能在特殊的不平衡狀態下存在，應當被看做一個特例。[5]
解釋
理論研究表明汞是自然界存在的鋅族元素中唯一一種能形成四氟化物的元素，這種現象可以歸結於重元素的相對論效應較為明顯。根據理論計算，相對論效應不明顯的同族元素鋅和鎘所形成的四氟化物很不穩定，難以接受氟分子（F2），因此只能形成普通的金屬二氟化物。此外，相對論效應更明顯的112號元素——鎶形成的四氟化鎶可能會比四氟化汞更加穩定[6]，但目前還沒有任何有關實驗的報道。然而，最近的理論研究對四氟化汞，甚至是四氟化釒哥的存在產生了懷疑。[7]
其他研究
四氟化汞發現後，科學家對其他汞的高價化合物進行了研究。量子化學計算表明，三氟化汞鍵能很小，幾乎不可能存在。而形成了兩個氟橋鍵的二聚體Hg
2F
6穩定一些。陰離子[HgF
4]−
和[HgF
5]2−
比中性的三氟化汞更穩定。[8]
參考文獻
- ^ Is mercury a transition material?. University of Hull. [2022-10-14]. （原始內容存檔於2016-10-12）.
- ^ High Oxidation States: Mercury tetrafluoride synthesized. [2011-06-05]. （原始內容存檔於2011-07-19）.
- ^ Elusive Hg(IV) species has been synthesized under cryogenic conditions. 2007-10-12 [2011-06-05]. （原始內容存檔於2012-05-08）.
- ^ Wang, Xuefang; Andrews, Lester; Riedel, Sebastian; Kaupp, Martin. Mercury is a transition metal: the first experimental evidence for HgF(4). Angewandte Chemie (International Ed. in English). 2007, 46 (44) [2022-10-14]. ISSN 1433-7851. PMID 17899620. doi:10.1002/anie.200703710. （原始內容存檔於2022-09-27）.
- ^ Jensen, William B. Is Mercury Now a Transition Element?. Journal of Chemical Education. 2008-09, 85 (9) [2022-10-14]. ISSN 0021-9584. doi:10.1021/ed085p1182. （原始內容存檔於2022-10-15） （英語）.
- ^ Hoffman, Darleane C.; Lee, Diana M.; Pershina, Valeria. Transactinides and the future elements. Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (編). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements 3rd. Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. 2006. ISBN 1-4020-3555-1.
- ^ Brändas, Erkki J.; Kryachko, Eugene S. Fundamental World of Quantum Chemistry: A Tribute to the Memory of Per-Olov Löwdin Volume III. Springer Science & Business Media. 2013-03-09 [2021-09-22]. ISBN 978-94-017-0448-9. （原始內容存檔於2022-10-16） （英語）.
- ^ Riedel, Sebastian; Kaupp, Martin; Pyykkö, Pekka. Quantum Chemical Study of Trivalent Group 12 Fluorides. Inorganic Chemistry. 2008-04-01, 47 (8) [2022-10-14]. ISSN 0020-1669. doi:10.1021/ic702384y. （原始內容存檔於2022-10-15） （英語）.