Соединения рения
Соединения рения — это соединения, образованные переходным металлом рением (Re). Рений может образовываться во многих степенях окисления , и известны соединения для каждой степени окисления от -3 до +7, кроме -2, хотя наиболее распространены степени окисления +7, +4 и +3. [ 1 ] Рений наиболее доступен в продаже в виде солей перрената , включая перренаты натрия и аммония . Это белые водорастворимые соединения. [ 2 ] Тетратиоперренат-анион [ReS 4 ] − возможно. [ 3 ]
Халькогениды
[ редактировать ]Оксиды
[ редактировать ]Оксид рения(IV) (или диоксид рения) представляет собой оксид рения с формулой ReO 2 . Это кристаллическое вещество от серого до черного цвета представляет собой лабораторный реагент, который можно использовать в качестве катализатора . Он принимает рутиловую структуру. Он образуется путем сопропорционирования : [ 4 ]
- 2 Re 2 O 7 + 3 Re → 7 ReO 2
Монокристаллы получают химическим транспортом с использованием йода в качестве транспортирующего агента. [ 5 ] При высоких температурах он подвергается диспропорции . образует перренаты С щелочной перекисью водорода и кислотами-окислителями . [ 6 ] В расплавленном гидроксиде натрия образуется ренат натрия. [ 7 ]
Оксид рения (VI) или триоксид рения — еще один оксид рения. Это единственный стабильный триоксид группы 7. По внешнему виду он чем-то напоминает медь . Его можно получить путем восстановления оксида рения (VII) монооксидом углерода при 200 ° C или элементарным рением при 400 ° C. [ 8 ] Re 2 O 7 также можно восстановить диоксаном . [ 9 ] Триоксид рения кристаллизуется с примитивной кубической элементарной ячейкой с параметром решетки 3,742 Å (374,2 пм ). Структура ReO 3 аналогична структуре перовскита (ABO 3 ), без крупного катиона А в центре элементарной ячейки. Каждый центр рения окружен октаэдром, образованным шестью кислородными центрами. Эти октаэдры имеют общие углы, образуя трехмерную структуру. Координационное число О равно 2, поскольку у каждого атома кислорода есть 2 соседних атома Re. [ 10 ]
Оксид рения (VII) , или гептоксид рения, является еще одним оксидом рения. Это ангидридная форма перрениевой кислоты , которая является сырьем для всех соединений рения. [ 11 ] Твердый Re 2 O 7 состоит из чередующихся октаэдрических и тетраэдрических центров Re. При нагревании полимер растрескивается с образованием молекулярного (неполимерного) Re 2 O 7 . Этот молекулярный вид очень похож на гептоксид марганца , состоящий из пары тетраэдров ReO 4 , имеющих общую вершину, т.е. O 3 Re–O–ReO 3 . [ 12 ]
Другие халькогениды
[ редактировать ]Дисульфид рения представляет собой сульфид формулы ReS 2 . Он имеет слоистую структуру, в которой атомы прочно связаны внутри каждого слоя. Слои скрепляются слабыми связями Ван-дер-Ваальса и легко отделяются от основного материала. Это двумерный (2D) дихалькогенид переходного металла VII группы (TMD). ReS 2 был впервые выделен до монослоев толщиной всего в одну элементарную ячейку в 2014 году. [ 13 ] ReS 2 встречается в природе в виде минерала рениета . [ 14 ] Его можно синтезировать реакцией рения и серы при 1000 °C или разложением сульфида рения (VII) при 1100 °C: [ 15 ]
- Ре + 2 С → РеС 2
- Ре 2 С 7 → 2 РеС 2 + 3 С
Диселенид рения (ReSe 2 ) также имеет слоистую структуру, хотя, в отличие от других дихалькогенидов, дителлурид рения ее не имеет. [ 16 ] Кроме того, рений также образует гептоксид, который может быть получен прямой реакцией этих элементов или реакцией ReO 4 − и H 2 S в 4N HCl . [ 17 ]
Перренаты
[ редактировать ]Перренат-ион представляет собой анион формулы ReO −
4 , или соединение, содержащее этот ион. Перренат-анион имеет тетраэдрическую форму и по размеру и форме подобен перхлорату и валентному изоэлектронному перманганату . Перренат-анион стабилен в широком диапазоне pH и может быть осажден из растворов с использованием органических катионов. При нормальном pH перренат существует в виде метаперрената ( ReO −
4 ), но при высоких значениях pH мезоперренат ( ReO 3−
5 ) формы. Перренат, как и его сопряженная кислота перреновая кислота , содержит рений в степени окисления +7 с ад. 0 конфигурация. Твердые перренатные соли приобретают цвет катиона. [ 18 ] Эти соли получают окислением соединений рения азотной кислотой с последующей нейтрализацией образующейся перрениевой кислоты. [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] При добавлении хлорида тетрабутиламмония к водным растворам перрената натрия образуется перренат тетрабутиламмония, растворимый в органических растворителях. [ 22 ]
Галогениды
[ редактировать ]Рений может образовывать как минимум четыре фторида, из которых гептафторид рения наиболее распространенным является . Это единственный термически стабильный гептафторид металла. [ 23 ] Он имеет пятиугольную бипирамидальную аналогичную IF7 структуру , . [ 24 ] и может быть получен прямой реакцией элементов при 400 °C. [ 25 ] В сочетании с дополнительным металлическим рением при 300 ° C в сосуде под давлением можно получить гексафторид рения . [ 26 ] Это один из семнадцати известных бинарных гексафторидов . Оба этих фторида имеют очень низкую температуру плавления. [ 27 ] Помимо этого, рений образует также пентафторид , образующий желто-зеленые кристаллы. [ 28 ] и тетрафторид , образующий синие кристаллы. [ 29 ]
Наиболее распространенными хлоридами рения являются ReCl 6 , ReCl 5 , ReCl 4 и ReCl 3 . [ 23 ] В структурах этих соединений часто наблюдаются обширные связи Re-Re, характерные для этого металла в степенях окисления ниже VII. Соли [Re 2 Cl 8 ] 2− имеют четырехкратную связь металл-металл. Хотя самый высокий уровень хлорида рения содержит Re(VI), фтор дает d 0 Re(VII) Производное гептафторида рения . Хлорид рения(III) (ReCl 3 или иногда обозначаемый как Re 3 Cl 9 ) представляет собой темно-красное гигроскопичное твердое вещество, нерастворимое в обычных растворителях. Его можно получить термическим разложением хлорида рения (V). Это ранний пример кластерного соединения со связями металл-металл. [ 30 ] Бромид рения (III) также имеет ту же структуру и представляет собой черное блестящее кристаллическое твердое вещество. [ 31 ] [ 32 ] Его можно получить прямой реакцией металлического рения и брома при 500 ° C в атмосфере азота: [ 33 ]
- 6 Ре + 9 Бр 2 → 2 Ре 3 Бр 9
Рений также образует два йодида: тетрайодид рения , который можно восстановить из перрениевой кислоты йодоводородом , и трийодид рения , который образуется в результате его разложения. [ 34 ] [ 35 ] Подобно вольфраму и молибдену , с которыми он имеет сходство по химическому составу, рений образует множество оксигалогенидов . Оксихлориды наиболее распространены и включают ReOCl 4 , ReOCl 3 .
Металлоорганические соединения
[ редактировать ]Декакарбонил дирения является общей точкой входа для других карбонилов рения. Общие закономерности аналогичны соответствующим карбонилам марганца . Этот димер можно восстановить амальгамой натрия до Na[Re(CO) 5 ] рением в формальной степени окисления -1. Бромирование декакарбонила дирения дает бромпентакарбонилрений(I) . [ 36 ] затем восстанавливают цинком и уксусной кислотой до пентакарбонилгидридорения : [ 37 ]
- Re 2 (CO) 10 + Br 2 → 2 Re(CO) 5 Br
- Re(CO) 5 Br + Zn + HOAc → Re(CO) 5 H + ZnBr(OAc)
Бромпентакарбонилрений(I) легко декарбонилируется. В кипящей воде он образует триако-катион: [ 38 ]
- Re(CO) 5 Br + 3 H 2 O → [Re(CO) 3 (H 2 O) 3 ]Br + 2 CO
С бромидом тетраэтиламмония Re(CO) 5 Br реагирует с образованием анионного трибромида: [ 39 ]
- Re(CO) 5 Br + 2 NEt 4 Br → [NEt 4 ] 2 [Re(CO) 3 Br 3 ] + 2 CO
Рений образует множество алкильных и арильных производных, часто с пи-донорными колигандами, такими как оксогруппы. Хорошо известен триоксид метилрения («МТО»), CH 3 ReO 3, летучее бесцветное твердое вещество, редкий пример стабильного металлалкильного комплекса с высокой степенью окисления. Это соединение использовалось в качестве катализатора в некоторых лабораторных экспериментах. Его можно получить многими способами, типичным методом является реакция Re 2 O 7 и тетраметилолова : [ 40 ]
- Re 2 O 7 + (CH 3 ) 4 Sn → CH 3 ReO 3 + (CH 3 ) 3 SnOReO 3
Известны аналогичные алкильные и арильные производные. Хотя PhReO 3 нестабилен и разлагается при –30 °C, соответствующие стерически затрудненные мезитильные и 2,6-ксилильные производные (MesReO 3 и 2,6-(CH 3 ) 2 C 6 H 3 ReO 3 ) стабильны при комнатной температуре. . Бедный электронами триоксид 4-трифторметилфенилрения (4-CF 3 C 6 H 4 ReO 3 ) также относительно стабилен. [ 41 ] МТО и другие триоксиды органилрения катализируют реакции окисления с перекисью водорода, а также метатезис олефинов в присутствии активатора кислоты Льюиса. [ 42 ] Концевые алкины дают соответствующую кислоту или сложный эфир, внутренние алкины дают дикетоны, а алкены дают эпоксиды. МТО также катализирует превращение альдегидов и диазоалканов в алкены. [ 43 ]
Рений также способен образовывать комплексы с фуллереновыми лигандами , такими как Re 2 (PMe 3 ) 4 H 8 (η 2 :или 2 С 60 ).
Одним из первых гидридных комплексов переходных металлов описанных был (C 5 H 5 ) 2 ReH. Разнообразные полусэндвичевые соединения были получены из (C 5 H 5 )Re(CO) 3 и (C 5 Me 5 )Re(CO) 3 . Известные производные включают электронно-точный оксид (C 5 Me 5 )ReO 3 и (C 5 H 5 ) 2 Re 2 (CO) 4 .
Фотографии соединений рения
[ редактировать ]См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хаускрофт, Кэтрин Э.; Шарп, Алан Г. (2018). Неорганическая химия (5-е изд.). Пирсон Прентис-Хэл. п. 829. ИСБН 978-1292-13414-7 .
- ^ Глемсер, О. (1963) «Перренат аммония» в Справочнике по препаративной неорганической химии , 2-е изд., Г. Брауэр (ред.), Academic Press, NY., Vol. 1, стр. 1476–85.
- ^ Гудман, Джей Ти; Раухфус, ТБ (2002). «Полезные реагенты и лиганды». Неорганические синтезы . Неорганические синтезы . Том. 33. С. 107–110. дои : 10.1002/0471224502.ch2 . ISBN 0471208256 .
- ^ Г. Глемсер «Оксид рения (IV)», Справочник по препаративной неорганической химии, 2-е изд. Под редакцией Г. Брауэра, Academic Press, 1963, Нью-Йорк. Том. 1. п. 1480.
- ^ Роджерс, Д.Б.; Батлер, СР; Шеннон, РД (1972). «Монокристаллы диоксидов переходных металлов». Неорганические синтезы . Том. XIII. стр. 135–145. дои : 10.1002/9780470132449.ch27 . ISBN 9780470132449 .
- ^ «РЕНИЯ ДИОКСИД - Производитель» . Aaamolybdenum.com. Архивировано из оригинала 9 февраля 2003 г. Проверено 6 августа 2012 г.
- ^ Г. Глемсер «Ренат натрия (IV)» Справочник по препаративной неорганической химии, 2-е изд. Под редакцией Г. Брауэра, Academic Press, 1963, Нью-Йорк. Том. 1. п. 1483.
- ^ Х. Нечамкин, К. Ф. Хиски, «Рений (VI): оксид (триоксид рения)», неорганический синтез, 1950, том 3, стр. 186-188. два : 10.1002/9780470132340.ch49
- ^ Г. Глемсер «Оксид рения (VI)», Справочник по препаративной неорганической химии, 2-е изд. Под редакцией Г. Брауэра, Academic Press, 1963, Нью-Йорк. Том. 2. п. 1482.
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 . , с. 1047.
- ^ Георг Надлер, Ганс (2000). «Рений и рениевые соединения». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a23_199 . ISBN 3527306730 .
- ^ Уэллс, А.Ф. (1984) Структурная неорганическая химия, Оксфорд: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6 .
- ^ Тонгай, Сахин, Хасан; Люсе, Алекс; Лю, Кай, Цзянь; Хо, Чинг-Хва; Цзинбо, , Цзюньцяо Алони , Шауль, Цзе, Ли , ) . Ву 2014 ( : 2014NatCo...5.3252T doi : 10.1038 / ncomms4252 PMID 24500082 .
- ^ Рениет , Mindat.org , получено 17 июля 2020 г.
- ^ Брауэр, Георг (1981). Справочник по препаративной неорганической химии. Том III (на немецком языке) (3-е изд.). Штутгарт: Фердинанд Энке. п. 1619. ИСБН 3-432-87823-0 .
- ^ Вильдерванк, Дж. К.; Еллинек, Ф (1971). «Дихалькогениды технеция и рения». Журнал менее распространенных металлов . 24 : 73–81. дои : 10.1016/0022-5088(71)90168-8 .
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .
- ^ О. Глемсер «Рений» в Справочнике по препаративной неорганической химии, 2-е изд. Под редакцией Г. Брауэра, Academic Press, 1963, Нью-Йорк. Том. 1. п. 1476-85.
- ^ Ричард Дж. Томпсон (1966). «Перренат аммония». Неорганические синтезы . Том. 8. стр. 171–173. дои : 10.1002/9780470132395.ch44 . ISBN 9780470132395 .
- ^ Вм. Т. Смит, С. Хармон Лонг (1948). «Соли перреновой кислоты. I. Щелочные металлы и аммоний». Журнал Американского химического общества . 70 (1): 354–356. дои : 10.1021/ja01181a110 .
- ^ Дилворт-младший; Хусейн, В.; Хатсон, Эй Джей; Джонс, CJ; Маккуиллан, Ф.С. (1997). «Тетрагалогеноксоренат-анионы». Неорганические синтезы . стр. 257–262. дои : 10.1002/9780470132623.ch42 . ISBN 9780470132623 .
- ^ Перейти обратно: а б Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .
- ^ Фогт Т.; Фитч АН; Кокрофт Дж. К. (1994). «Кристаллическая и молекулярная структура гептафторида рения». Наука . 263 (5151): 1265–7. Бибкод : 1994Sci...263.1265V . дои : 10.1126/science.263.5151.1265 . ПМИД 17817431 . S2CID 20013073 .
- ^ Холлеман, Арнольд Ф.; Виберг, Эгон; Виберг, Нильс (1985). «Рений». Учебник неорганической химии (на немецком языке) (91–100 изд.). Вальтер де Грюйтер. стр. 1118–1123. ISBN 978-3-11-007511-3 .
- ^ Дрюс, Томас; Супел, Иоанна; Хагенбах, Адельхайд; Зеппельт, Конрад (1 мая 2006 г.). «Твердотельные молекулярные структуры гексафторидов переходных металлов» . Неорганическая химия . 45 (9): 3782–3788. дои : 10.1021/ic052029f . ISSN 0020-1669 . ПМИД 16634614 .
- ^ CRC справочник по химии и физике: готовый справочник химических и физических данных . Дэвид Р. Лиде (90-е изд., 2009–2010 гг.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. 2009. ISBN 978-1-4200-9084-0 . OCLC 406781123 .
{{cite book}}
: CS1 maint: другие ( ссылка ) - ^ Колтон, Рэй (1965). Химия рения и технеция . Издательство Интерсайенс . п. 59. ИСБН 978-0-470-16650-5 . Проверено 6 апреля 2023 г.
- ^ «Таблица Менделеева WebElements » Рений » тетрафторид рения» . webelements.com . Проверено 6 апреля 2023 г.
- ^ Коттон, ФА; Уолтон, Р.А. «Множественные связи между атомами металлов», Оксфорд (Оксфорд): 1993. ISBN 0-19-855649-7 .
- ^ В. В. Угаров (1971). «Электронографическое исследование строения молекулы Re 3 Br 9 ». Журнал структурной химии . 12 (2): 286–288. дои : 10.1007/BF00739116 . S2CID 100857081 .
- ^ Ричард Дж. Томпсон; Ронни Э. Фостер; Джеймс Л. Букер; Стивен Дж. Липпард (1967). «Бромид рения(III)». В Muetteries, Эрл (ред.). Неорганические синтезы . Том. 10. McGraw-Hill, Inc., стр. 58–61. дои : 10.1002/9780470132418.ch9 . ISBN 9780470132418 .
- ^ Харро Хаген; Адольф Зивертс (1933). «Трибромид рения». Журнал неорганической и общей химии (на немецком языке). 215 (1). Verlag GmbH & Co. KGaA, Вайнхайм: 111–112. дои : 10.1002/zaac.19332150114 .
- ^ Неорганические синтезы, Том 7 . Джон Уайли и сыновья . 22 сентября 2009 г. с. 185. ИСБН 978-0-470-13270-8 . Проверено 6 мая 2023 г.
- ^ Кеммитт, RDW; Пикок, РД (26 января 2016 г.). Химия марганца, технеция и рения: пергамские тексты по неорганической химии . Эльзевир . п. 921. ИСБН 978-1-4831-8762-4 . Проверено 7 мая 2023 г.
- ^ Шмидт, Стивен П.; Троглер, Уильям К.; Басоло, Фред (1990). «Галогениды пентакарбонилрения». Неорганические синтезы . Том. 28. стр. 154–159. дои : 10.1002/9780470132593.ch42 . ISBN 978-0-470-13259-3 .
- ^ Майкл А. Урбанчич, Джон Р. Шепли (1990). «Пентакарбонилгидридорений». Неорганические синтезы . Том. 28. С. 165–168. дои : 10.1002/9780470132593.ch43 . ISBN 978-0-470-13259-3 .
- ^ Лазарова Н.; Джеймс, С.; Бабич Дж.; Зубиета, Дж. (2004). «Удобный синтез, химическая характеристика и реакционная способность [Re(CO) 3 (H 2 O) 3 ]Br: кристаллическая и молекулярная структура [Re(CO) 3 (CH 3 CN) 2 Br]». Неорганическая химия . 7 (9): 1023–1026. дои : 10.1016/j.inoche.2004.07.006 .
- ^ Альберто, Р.; Эгли, А.; Абрам, Ю.; Хегетшвайлер, К.; Грамлих В.; Шубигер, Пенсильвания (1994). «Синтез и реакционная способность [NEt 4 ] 2 [ReBr 3 (CO) 3 ]. Образование и структурная характеристика кластеров [NEt 4 ][Re 3 (µ 3 -OH)(µ-OH) 3 (CO) 9 ] и [NEt 4 ][Re 2 (μ-OH) 3 (CO) 6 ] щелочным титрованием». Дж. Хим. Soc., Далтон Транс. (19): 2815–2820. дои : 10.1039/DT9940002815 .
- ^ Ромао, Карлос К.; Кюн, Фриц Э.; Херрманн, Вольфганг А. (1997). «Оксо- и имидокомплексы рения (VII): синтез, структура и применение». Химические обзоры . 97 (8): 3197–3246. дои : 10.1021/cr9703212 . ПМИД 11851489 .
- ^ Дайкхофф, Флориан; Ли, Су; Райх, Роберт М.; Хофманн, Бенджамин Дж.; Хердтвек, Эберхардт; Кюн, Фриц Э. (2018). «Синтез, характеристика и применение органорений(vii)триоксидов в реакциях метатезиса и катализе эпоксидирования». Транзакции Далтона . 47 (29): 9755–9764. дои : 10.1039/c8dt02326c . ISSN 1477-9226 . ПМИД 29987275 .
- ^ Шмидт, Борис (1997). «Метилтриоксорений - от окисления и циклопропанирования к метатезису». Журнал практической химии/Химическая газета . 339 (1): 493–496. дои : 10.1002/prac.19973390190 . ISSN 0941-1216 .
- ^ Хадсон, Эндрю; Бетц, Дэниел; Кун, Фриц Э.; Хименес-Алеман, Гильермо Х.; Боланд, Вильгельм (16 сентября 2013 г.). «Метилтриоксорений» . Энциклопедия реагентов для органического синтеза . Джон Уайли и сыновья, ООО doi : 10.1002/047084289x.rn00017.pub3 . ISBN 978-0-471-93623-7 .