Il triossido di xenon è il composto chimico di formula XeO3, dove lo xenon ha numero di ossidazione +6. È un solido cristallino incolore, igroscopico, fortissimo ossidante e pericoloso esplosivo. In acqua si scioglie producendo acido xenico H2XeO4.
Struttura Per evaporazione di soluzioni di XeO3 si ottengono cristalli incolori, di struttura ortorombica (fase α-XeO3), con a = 616,3 pm, b = 811,5 pm, c = 523,4 pm e 4 molecole per cella elementare. La densità del cristallo è 4,55 g/cm³. Nel cristallo la molecola XeO3 ha struttura piramidale, in accordo con le indicazioni del modello VSEPR, dato che è presente una coppia di elettroni non condivisa.
In una recente reinvestigazione della struttura cristallina a bassa temperatura (-173 °C) si trova che XeO3 è polimorfico e forma anche altre due fasi, β-XeO3 e γ-XeO3. Nella fase α-XeO3 la distanza media Xe−O è di 176,7 pm e gli angoli O-Xe-O vanno da 100° a 108°. Per confronto, nel tetrossido di xenon XeO4, però in fase gassosa, la distanza Xe−O è leggermente minore, 173,6 pm.
struttura cristallina di XeO3impaccamento del cristallogeometria di coordinazione dello Xe
Sintesi XeO3 si forma per idrolisi di soluzioni di esafluoruro di xeno (XeF6) o per idrolisi e disproporzione di soluzioni di tetrafluoruro di xeno (XeF4):
XeF6 \,+\, 3H2O \to XeO3 \,+\, 6HF
6XeF4 \,+\, 12H2O \to 2XeO3 \,+\, 4Xe \,+\, 24HF \,+\, 3O2
Il solido XeO3 si ottiene per evaporazione a secchezza da queste soluzioni dopo aver allontanato il fluoruro di idrogeno (HF). XeO3 solido è un esplosivo pericoloso e può facilmente detonare.
Proprietà e reattività Il triossido di xenon è un composto termodinamicamente instabile in quanto fortemente endotermico: ΔHƒ° = +402 kJ/mol. XeO3 solido è stabile per giorni in aria secca, ma è fortemente incline ad esplodere e molto igroscopico. Le soluzioni formate da XeO3 con l'acqua sono stabili se si evita la presenza di sostanze ossidabili e l'esposizione alla luce.
Chimica acido-base XeO3 reagisce con l'acqua, comportandosi alla stessa stregua delle anidridi inorganiche, in particolare con l'anidride solforica SO3 e suoi prodotti analoghi, come a volte viene notato, formando acido xenico, che poi in soluzione si dissocia:
XeO3 \,+\, H2O \to H2XeO4
H2XeO4 \,+\, H2O \leftrightarrows H3O+ \,+\, HXeO4^-
In soluzione basica forma direttamente xenati. L'anione HXeO4− è la specie prevalente in queste soluzioni:
XeO3 \,+\, OH^- \leftrightarrows HXeO4^-\,\,\,\,\,\,K_{eq}\approx 1,5 \times 10^3
Acido di Lewis XeO3 reagisce da accettore di ioni fluoruro, e quindi da acido di Lewis, con fluoruri alcalini come KF, RbF e CsF per dare fluoroxenati del tipo MXeO3F.
È capace di reagire anche con specie donatrici neutre, in special modo donatori all'ossigeno, quali l'acetone, il dimetilsolfossido, l'N-ossido di piridina e l'ossido di trifenilfosfina, formando complessi:
[(CH3)2C=O]3XeO3 [(CH3)2S=O]3(XeO3)2 (C5H5N+ \,-\, O^{-})3(XeO3)2 [(C6H5)3P=O]2XeO3
Chimica redox Il triossido di xeno è un ossidante molto forte, anche se spesso cineticamente lento.
XeO3 \,+\, 6H+ \,+\, 6e^- \to Xe \,+\, 3H2O\,\,\,\,\,\,(E^{\circ}=2,10\,V)
Le soluzioni di XeO3 in ambiente acido o neutro ossidano quantitativamente gli acidi carbossilici formando diossido di carbonio e acqua.
Nelle soluzioni alcaline, tanto più quanto più sono concentrate, gli xenati non sono stabili e si disproporzionano formando (orto)perxenati (dove lo xenon ha numero di ossidazione +8), xenon e ossigeno molecolare:
2HXeO4^- \,+\, 2OH^- \to XeO6^{4-} \,+\, Xe \,+\, O2 \,+\, 2H2O
Indicazioni di sicurezza XeO3 non ha applicazioni industriali, ed è un composto da trattare con grande cautela. Alcuni campioni di XeO3 sono detonati spontaneamente a temperatura ambiente. Cristalli secchi reagiscono esplosivamente con la cellulosa.
Note
Bibliografia
Voci correlate
Tetrossido di xenon Esafluoruro di xenon Tetrafluoruro di xenon Difluoruro di xenon
Altri progetti
Categoria:Composti dello xenon Categoria:Ossidi e anidridi inorganiche