キセノン酸

キセノン酸：希ガス化合物の酸化力

キセノン酸は、希ガス元素であるキセノンを含む化合物であり、その存在は1933年にライナス・ポーリングによって初めて予測されました。三酸化キセノンや六フッ化キセノンを水に溶解することで得られる水溶液中に生成すると考えられており、非常に強力な酸化力を示すことで知られています。例えば、有機化合物であるエチレングリコールを二酸化炭素へと酸化させるほどの高い反応性を持ちます。

キセノン酸の化学式については、Xe(OH)₆と表記される場合があり、CAS登録番号[15934-07-3]が割り当てられています。しかしながら、水溶液中でのキセノン酸の挙動は複雑であり、様々な研究によってその性質が明らかになりつつあります。

水溶液中での挙動

キセノン酸の水溶液中での挙動を理解するためには、その解離平衡を調べる必要があります。研究によると、キセノン酸は水溶液中で以下の平衡反応を起こすことが示唆されています。

まず、キセノン酸水素イオン(HXeO₄⁻)の生成と解離:


HXeO₄⁻(aq) ⇌ XeO₃(aq) + OH⁻(aq)


この平衡反応における塩基解離定数(Kb)は、イオン強度0.5(0.5 mol dm⁻³ NaClO₄)のもとで、中和滴定によって6.7 ± 0.5 × 10⁻⁴と見積もられています。これに対応する[酸解離定数]は、約10.5と報告されています。イオン強度0.1ではpKa=10.8という報告もあります。

さらに、三[酸化]]キセノン]と[[水の反応によるキセノン酸水素イオンの生成も考えられます。


XeO₃(aq) + H₂O(l) ⇌ H⁺(aq) + HXeO₄⁻(aq)


中和滴定曲線の解析からは、水溶液中におけるキセノン酸水素イオンの第二段階解離(HXeO₄⁻ → H⁺ + XeO₄²⁻)は確認されていません。

キセノン酸水素イオンは酸化剤として作用します。塩基性溶液中でオゾンによって酸化されると、過キセノン酸水素イオンを生成し、その標準酸化還元電位は以下の通り見積もられています。


HXeO₆³⁻ →[0.94 V] HXeO₄⁻ →[1.26 V] Xe


(アルカリ性水溶液)

キセノン酸塩

キセノン酸を含む水溶液に水酸化バリウムを加えると、無色の沈殿が生じることが報告されています。その組成式はBa₃XeO₆であるとされています。しかしながら、異なる条件下では、キセノン酸バリウム(BaXeO₄)が沈殿し、室温で15分以内には過キセノン酸バリウム(Ba₂XeO₆)へと変化するという報告もあります。その反応機構は以下のように示されます。


XeO₃ + Ba²⁺ + 2OH⁻ → BaXeO₄(s) + H₂O
2BaXeO₄(s) → Ba₂XeO₆(s) + Xe + O₂


これらの反応は、キセノン酸の酸化還元反応における複雑な挙動を示しており、さらなる研究が求められています。キセノン酸とその塩類の性質解明は、希ガス化合物の化学における重要な課題であり、今後も研究が続けられるでしょう。

関連項目

三酸化キセノン
過キセノン酸

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