過レニウム酸

過レニウム酸：特性と用途

過[レニウム]]酸は、レニウムを含む化合物であり、化学式は慣例的にHReO4と表記されますが、より正確にはRe₂O₇(OH₂)₂と表されます。酸化レニウム] (Re₂O₇) の[水溶液を蒸発させるか、あるいはRe₂O₇を水蒸気中で昇華させることで得られます。数か月放置すると、HReO4・H2Oの結晶を析出します。この結晶は四面体構造のReO₄⁻イオンを含んでいます。多くの場合、過レニウム酸と酸化[[レニウム]は互換的に使用されます。

過レニウム酸の性質

固体の過レニウム酸は、[O₃Re-O-ReO₃(H₂O)₂]という複雑な構造をしており、水分子を配位子として持つ金属酸化物の珍しい例です。多くの金属-オキソ-アクア種は、対応する水酸化物に比べて不安定ですが、過レニウム酸は例外的に安定です。一方、気体の過レニウム酸は単純な四面体構造(HReO4)をとります。

濃厚水溶液中では、三塩基酸であるメソ過レニウム酸(H₃ReO₅)を生成すると考えられていますが、これは未だ単離されていません。このメソ過レニウム酸の生成が、濃厚水溶液における過レニウム酸の当量導電率の低下を引き起こす原因だと推定されています。

過レニウム酸は、強い酸化剤として知られる過マンガン酸とは異なり、水溶液中では安定で、酸化力は弱く、過テクネチウム酸イオンと類似した性質を示します。アルカリ性水溶液では安定ですが、HCl、HBr、HI水溶液中では還元されます。

過レニウム酸イオンの水溶液における標準酸化還元電位は以下の通りです。

ReO₄⁻ + 2H⁺ + e⁻ ⇌ ReO₃(s) + H₂O (E° = 0.768 V)
ReO₄⁻ + 4H⁺ + 3e⁻ ⇌ ReO₂(s) + 2H₂O (E° = 0.51 V)
* ReO₄⁻ + 8H⁺ + 7e⁻ ⇌ Re(s) + 4H₂O (E° = 0.34 V)

過レニウム酸の反応

過[レニウム]]酸または酸化レニウム]を硫化[水素で処理すると、硫化[[レニウム] (Re₂S₇)が生成します。

Re₂O₇ + 7H₂S → Re₂S₇ + 7H₂O

この硫化[レニウム]は複雑な構造を持ち、二重結合の水素化を触媒する能力があります。特に、貴金属の触媒毒となる硫黄化合物に耐性があるため、有用な触媒として注目されています。また、亜酸化窒素の還元も触媒します。

HCl存在下では、チオエーテルや三級ホスフィンによってRe(V)に還元され、ReOCl₃L₂を与えます。白金に担持された過レニウム酸は、石油産業において重要な水素化触媒や接触水素化分解触媒として機能します。例えば、過レニウム酸溶液を含浸させたシリカを500℃で水素還元すると、アルコールの脱水素化やアンモニアの分解を促進する触媒が得られます。

過レニウム酸の触媒作用

過レニウム酸は、多くの均一系触媒の前駆体となります。その一部は、レニウムの高コストに見合うニッチな用途に期待されています。例えば、アミドやオキシムのニトリルへの脱水を触媒する能力があります。また、三級アルシンと結合した過レニウム酸は、過酸化水素を用いるアルケンのエポキシ化反応の触媒として機能します。

その他の用途

過レニウム酸はX線ターゲットの製造にも用いられています。

まとめ

過レニウム酸は、その複雑な構造と特異な性質から、触媒、石油化学工業、X線技術など、幅広い分野で利用されている重要なレニウム化合物です。今後の研究により、さらに多くの用途が発見される可能性があります。

もう一度検索