オクタクロロ二モリブデン(II)酸カリウム

オクタクロロ二モリブデン(II)酸カリウム：四重結合の化学史を彩る化合物

オクタクロロ二モリブデン(II)酸カリウム (K₄[Mo₂Cl₈]) は、鮮やかな赤色を呈する無機化合物です。この化合物は、カリウムイオン (K⁺) とオクタクロロ二モリブデン(II)酸イオン ([Mo₂Cl₈]⁴⁻) から構成されています。特に注目すべきは、[Mo₂Cl₈]⁴⁻ アニオンが、金属-金属間の四重結合の存在が初めて明らかになった化学種であるという歴史的意義です。通常、二水和物の形で得られます。

合成法

オクタクロロ二モリブデン(II)酸カリウムは、ヘキサカルボニルモリブデン (Mo(CO)₆) を出発物質として、二段階の反応によって合成されます。

第一段階: ヘキサカルボニルモリブデンを酢酸と反応させ、テトラ酢酸二モリブデン (Mo₂(CH₃COO)₄) を生成します。この反応では、カルボニル基が酢酸イオンに置換され、モリブデン原子間に結合が形成されます。


2 Mo(CO)₆ + 4 CH₃COOH → Mo₂(CH₃COO)₄ + 2 H₂ + 12 CO


第二段階: 生成したテトラ酢酸二モリブデンを、塩酸と塩化カリウムと反応させることで、目的のオクタクロロ二モリブデン(II)酸カリウムが得られます。この反応では、酢酸イオンが塩化物イオンに置換され、最終的に [Mo₂Cl₈]⁴⁻ アニオンを含むカリウム塩が生成します。


Mo₂(CH₃COO)₄ + 4 HCl + 4 KCl → K₄[Mo₂Cl₈] + 4 CH₃COOH

構造と性質

オクタクロロ二モリブデン(II)酸イオン ([Mo₂Cl₈]⁴⁻) は、二つのモリブデン原子が四重結合で結合した構造を持っています。この四重結合は、σ結合1つ、π結合2つ、δ結合1つから構成され、モリブデン原子間の非常に強い結合を示しています。Mo-Mo 間の距離は、約2.14 Åと非常に短いことが知られています。この独特の構造が、この化合物の赤色やその他の特異な性質に関わっています。初期の研究では、反応中間体として三モリブデン化合物が生成すると考えられていましたが、後の結晶構造解析によって、D₄h 対称の [Mo₂Cl₈]⁴⁻ アニオンが生成することが確認されました。

歴史的意義

オクタクロロ二モリブデン(II)酸カリウムは、金属-金属間の四重結合の概念を確立する上で重要な役割を果たしました。それ以前は、金属-金属間の多重結合はほとんど知られておらず、この化合物の発見とその構造解析は、無機化学の分野に大きな衝撃を与えました。この発見は、遷移金属錯体の多様な結合様式への理解を深める上で重要な一歩となりました。現在でも、この化合物は、金属-金属結合に関する研究において重要なモデル化合物として扱われています。

まとめ

オクタクロロ二モリブデン(II)酸カリウムは、その鮮やかな色、特異な構造、そして歴史的意義から、無機化学において重要な化合物です。その合成法、構造、そして金属-金属四重結合に関する知見は、現代の無機化学の基礎を支える重要な要素となっています。今後の研究においても、この化合物は、金属-金属結合に関する新たな知見を提供する可能性を秘めていると言えるでしょう。

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