مركبات الزينون

مركبات الزينون هي مركبات تحتوي على عنصر الزينون (Xe). بعد اكتشاف نيل بارتليت عام 1962 أن الزينون قادر على تكوين مركبات كيميائية، تم اكتشاف ووصف عدد كبير من مركبات الزينون. تحتوي جميع مركبات الزينون المعروفة تقريبًا على ذرات من الفلور أو الأكسجين ذات السالبية الكهربية العالية . وتتشابه كيمياء الزينون في كل حالة أكسدة مع كيمياء عنصر اليود المجاور له في حالة الأكسدة الأدنى مباشرةً. ^{[ 1 ]}

تُعرف ثلاثة فلوريدات : XeF₂ _و XeF₄ و _XeF₆ . تُعدّ هذه الفلوريدات نقاط انطلاق لتخليق جميع مركبات الزينون تقريبًا. يُفترض أن جزيء XeF₂ المتعادل غير مستقر؛ ^{[ 2 ]} ومع ذلك، فإن ^خماسي فلوروبلاتينات فلوروكسينونيوم ( XeF₆⁺ ₎تم وصف PtF ⁻ ₅ )، والمعروف باسم زينون هيكسافلوروبلاتينات . ^{[ 3 ]}

يتكون ثنائي فلوريد الزينون الصلب البلوري XeF₂ عند تعريض خليط من غازي الفلور والزينون للأشعة فوق البنفسجية. ^{[ 4 ]} ويكفي المكون فوق البنفسجي لضوء النهار العادي. ^{[ 5 ]} ويؤدي التسخين طويل الأمد لـ _XeF₂ عند درجات حرارة عالية بوجود عامل حفاز _من NiF₂ إلى _إنتاج XeF₆ _. ^{[ 6 ]} ويؤدي التحلل الحراري لـ XeF₆ بوجود _NaF ^إلى إنتاج XeF₄ عالي _{النقاوة} . [ ^{7 ]}

تتصرف فلوريدات الزينون كمستقبلات ومانحات للفلوريد، مكونةً أملاحًا تحتوي على كاتيونات مثل XeF ⁺ و Xe_2F ⁺ _{3 ،} وأنيونات مثلXeF ⁻ ₅ وXeF ⁻ ₇ وXeF2−8Xe ⁺ ₂ الأخضر البارامغناطيسيمن اختزالXeF2 ^بواسطة _غاز ^{الزينون} . ^{[ 1} ]

يشكل مركب XeF ₂ أيضًا معقدات تنسيقية مع أيونات المعادن الانتقالية. وقد تم تصنيع وتوصيف أكثر من 30 من هذه المعقدات. ^{[ 6 ]}

بينما تُعرف فلوريدات الزينون جيدًا، فإن الهاليدات الأخرى ليست كذلك. يُذكر أن ثنائي كلوريد الزينون ، المتكون من خلال التشعيع عالي التردد لمزيج من الزينون والفلور والسيليكون أو رابع كلوريد الكربون ، ^{[ 8 ]}  مركب ماص للحرارة، عديم اللون، بلوري، يتحلل إلى عناصره عند 80 درجة مئوية. ومع ذلك، قد يكون XeCl₂ مجرد جزيء فان دير فالس من ذرات زينون وجزيئات كلور مرتبطة بشكل ضعيف _، وليس مركبًا حقيقيًا. ^{[ 9 ]} تشير الحسابات النظرية إلى أن جزيء XeCl₂ الخطي _أقل استقرارًا من معقد فان دير فالس. ^{[ 10 ]} يُعد كل من _رابع كلوريد الزينون وثنائي بروميد الزينون أقل استقرارًا لدرجة أنه لا يمكن تصنيعهما عن طريق التفاعلات الكيميائية. وقد تم تكوينهما عن طريق التحلل الإشعاعي للنظير ^129.ICl ⁻ ₄ و ¹²⁹IBr ⁻ ₂ ، على التوالي. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

تُعرف ثلاثة أكاسيد للزينون: _ثالث أكسيد الزينون ( XeO₃ ) ورباعي أكسيد الزينون ( XeO₄ ₎ ، وكلاهما عاملان مؤكسدان قويان شديدا الانفجار، وثاني _أكسيد الزينون ( XeO₂ )، الذي تم الإبلاغ عنه في عام 2011 برقم تنسيقي أربعة. ^[ ₁₃ ^] يتكون XeO₂ عند سكب رباعي فلوريد الزينون على الجليد. قد يسمح له تركيبه البلوري باستبدال السيليكون في معادن السيليكات. ^{[ 14 ]} تم تحديد كاتيون XeOO⁺ بواسطة ^{مطيافية} الأشعة تحت الحمراء ^في الأرجون الصلب . ^{[ 15 ]}

لا يتفاعل الزينون مع الأكسجين مباشرة؛ يتكون ثلاثي الأكسيد عن طريق التحلل المائي لـ XeF ₆ : ^{[ 16 ]}

XeF₆ + 3 H₂O _→ XeO₃ ₊ 6 _HF

_يُعدّ XeO₃ حمضيًا ضعيفًا، ويذوب في القلويات مُكَوِّنًا أملاح زينات غير ^{مستقرة تحتوي على} _أنيون HXeO⁻⁴ . تتفكك هذه الأملاح غير المستقرة بسهولة إلى غاز زينون وأملاح بيركسينات تحتوي على _أنيون XeO⁻⁶ . ^{[ 17 ]}

ينتج عن معالجة بيركسينات الباريوم بحمض الكبريتيك المركز غاز أكسيد الزينون: ^{[ 8 ]}

با ₂ XeO ₆ + 2 H ₂ SO ₄ → 2 BaSO ₄ + 2 H ₂ O + XeO ₄

لمنع التحلل، يتم تبريد رباعي أكسيد الزينون المتكون بسرعة ليتحول إلى مادة صلبة صفراء باهتة. ينفجر هذا المركب عند درجة حرارة أعلى من -35.9  درجة مئوية إلى غاز الزينون والأكسجين، ولكنه يبقى مستقراً في الظروف الأخرى.

تُعرف عدة مركبات من أوكسي فلوريدات الزينون، منها _XeOF₂ و XeOF₄ _و XeO₂F₂ و XeO₃F₂ . يتكون _XeOF₂ من تفاعل OF₂ _مع غاز _{الزينون} عند درجات حرارة _{منخفضة .} ويمكن الحصول عليه أيضًا من خلال التحلل المائي الجزئي لـ _XeF₄ . ويتفكك عند درجة ^حرارة -20 درجة مئوية إلى XeF₂ و _{XeO₂F₂ .} ^{[ 18 ]} أما _XeOF₄ فيتكون من التحلل المائي _{الجزئي لـ} XeF₆ ... ^{[ 19} _] 

XeF ₆ + H ₂ O → XeOF ₄ + 2 HF

...أو تفاعل XeF ₆ مع بيركسينات الصوديوم، Na ₄ XeO _6. ينتج عن التفاعل الأخير أيضًا كمية صغيرة من XeO ₃ F ₂ .

يتكون XeO ₂ F ₂ أيضًا عن طريق التحلل المائي الجزئي لـ XeF _6. ^{[ 20 ]}

XeF₆ + ₂ H₂O → XeO₂F₂ + _{4 HF​}​​​

يتفاعل XeOF ₄ مع CsF لتكوين أنيون XeOF ⁻ _{5 ،} ^{[ 18 ] [ 21 ]} بينما يتفاعل XeOF ₃ مع فلوريدات الفلزات القلوية KF و RbF وCsF لتكوين أنيون XeOF ⁻ _4. ^{[ 22 ]}

يرتبط الزينون مباشرةً بعنصر أقل كهرسلبية من الفلور أو الأكسجين، وخاصةً الكربون . ^{[ 23 ]} وتُعدّ المجموعات الساحبة للإلكترونات، مثل المجموعات المستبدلة بالفلور، ضروريةً لتثبيت هذه المركبات. ^{[ 17 ]} وقد تمّ توصيف العديد من هذه المركبات، بما في ذلك: ^{[ 18 ] [ 24 ]}

• ج₆ فهرنهايت₅ –Xe ⁺–N≡C–CH₃ ، حيث_C6F5هي مجموعةالبنتافلوروفينيل_.
• (C ₆ F ₅ ) ₂ Xe
• ج₆ فهرنهايت₅ –Xe–C≡N
• ج₆ فهرنهايت₅ –Xe–F
• ج₆ فهرنهايت₅ –Xe–Cl
• ج₂ F₅ –C≡C–Xe ⁺
• (CH₃ )₃ C–C≡C–Xe ⁺
• ج₆ فهرنهايت₅ –XeF ⁺ ₂
• (C ₆ F ₅ Xe) ₂ Cl ⁺

تشمل المركبات الأخرى التي تحتوي على الزينون المرتبط بعنصر أقل كهرسلبية F–Xe–N(SO₂ ف)₂ وF–Xe–BF_2. يتم تصنيع الأخير منثنائي أوكسيجينيل_{رباعي فلوروبورات، O2BF4}،عنددرجة_حرارة-100درجة مئوية. ^{[ 18 ] [ 25 ]} 

يُعدّ كاتيون رباعي زينون الذهب (II) ، AuXe²⁺ ^، أيونًا غير عادي يحتوي على الزينون ، _ويحتوي على روابط Xe–Au. _[ ^{26 ] يوجد} هذا الأيون في المركب AuXe₄ (Sb₂F₁₁ ₎ ₂ _{، ويتميز} بوجود روابط كيميائية مباشرة بين ذرتين خاملتين كيميائيًا، هما الزينون والذهب _، حيث يعمل الزينون كربيطة _فلزية انتقالية . كما يُعرف مُركّب زئبقي مشابه (HgXe)(Sb₃F₁₇ ₎ (صيغته [HgXe²⁺ ^] [ Sb₂F₁₁⁻ ^{] [} _SbF₆⁻ ] ) _. ^{[ 27 ]} يُكوّن الزينون معقدات قابلة للانعكاس مع غاز M(CO) ₅ ، حيث M = Cr أو Mo أو W. كما ترتبط فلزات المجموعة p بالغازات النبيلة: فقد رُصد XeBeO طيفيًا، ويُتوقع أن يكون كل من XeBeS وFXeBO مستقرين. ^{[ 28 ]}

_يحتوي المركب Xe₂Sb₂F₁₁ على رابطة Xe– Xe ، وهي أطول رابطة معروفة _بين عنصرين (308.71 _pm = 3.0871 Å ). ^{[ 29 ]}  

في عام ١٩٩٥، أعلن م . راسانين وزملاؤه، وهم علماء في جامعة هلسنكي بفنلندا ، عن تحضير ثنائي هيدريد الزينون (HXeH)، ولاحقًا هيدروكسيد هيدريد الزينون (HXeOH)، وهيدروكسينوأسيتيلين (HXeCCH)، وجزيئات أخرى تحتوي على الزينون. ^{[ ٣٠ ]} وفي عام ٢٠٠٨، أفاد خرياشتشيف وآخرون عن تحضير HXeOXeH عن طريق التحليل الضوئي للماء داخل مصفوفة زينون مبردة . ^{[ ٣١ ]} كما تم إنتاج جزيئات مُدَوتَرة ، HXeOD وDXeOH. ^{[ ٣٢ ]}

إضافةً إلى المركبات التي يُكوّن فيها الزينون رابطةً كيميائية ، يُمكن للزينون أن يُشكّل الكلاثرات ، وهي مواد تُحصر فيها ذرات الزينون أو أزواجها داخل _الشبكة البلورية لمركب آخر. ومن الأمثلة على ذلك هيدرات الزينون (Xe· 5 + 3⁄4 H₂O )، حيث تشغل ذرات الزينون مواقع شاغرة في شبكة من جزيئات الماء. ^{[ 33 ]} تبلغ درجة انصهار هذه الكلاثرات 24 درجة مئوية. ^{[ 34 ]} كما تم إنتاج النسخة المُدَوتَرة من هذه الهيدرات. [ 35 ^{] مثال آخر} هو هيدريد الزينون (Xe(H₂ ₎ ₈ ₎ ، حيث تُحصر أزواج الزينون ( ثنائيات ) داخل الهيدروجين الصلب . ^{[ 36 ]} يُمكن أن تتكوّن هيدرات الكلاثرات هذه بشكل طبيعي في ظروف الضغط العالي، كما هو الحال في بحيرة فوستوك أسفل الغطاء الجليدي في القطب الجنوبي . ^{[ 37 ]} يمكن استخدام تكوين الكلاثرات لتقطير الزينون والأرجون والكريبتون بشكل تجزيئي. ^{[ 38 ]} 

يمكن للزينون أيضًا تكوين مركبات الفوليرين الداخلية ، حيث تُحصر ذرة زينون داخل جزيء فوليرين . ويمكن رصد ذرة الزينون المحصورة داخل الفوليرين باستخدام مطيافية الرنين المغناطيسي النووي (NMR) للزينون ^-129 . ومن خلال حساسية الإزاحة الكيميائية لذرة الزينون تجاه بيئتها، يمكن تحليل التفاعلات الكيميائية على جزيء الفوليرين. إلا أن هذه الملاحظات لا تخلو من بعض التحفظات، لأن لذرة الزينون تأثيرًا إلكترونيًا على تفاعلية الفوليرين. ^{[ 39 ]}

عندما تكون ذرات الزينون في حالة الطاقة الأرضية ، فإنها تتنافر ولا تُكوّن روابط. ولكن عندما تُثار ذرات الزينون، فإنها تُشكّل ثنائيًا مُثارًا (إكسيمر) حتى تعود الإلكترونات إلى الحالة الأرضية . يتكوّن هذا الثنائي لأن ذرة الزينون تميل إلى إكمال غلافها الإلكتروني الخارجي بإضافة إلكترون من ذرة زينون مجاورة. يبلغ العمر الافتراضي النموذجي لثنائي الزينون المُثار من 1 إلى 5  نانوثانية، ويُطلق اضمحلاله فوتونات بأطوال موجية تبلغ حوالي 150 و173 نانومتر . ^{[ 40 ] [ 41 ] كما يُمكن للزينون أن} يُشكّل ثنائيات مُثارة مع عناصر أخرى، مثل الهالوجينات : البروم والكلور والفلور . ^{[ 42} ] 

أيون الزينونيوم ، XeH ⁺ ، هو أيون أونيوم ، ويتكون من زينون مُبرتَن . على الرغم من عدم إثبات وجود أملاح الزينونيوم، إلا أن أيون XeH ⁺ المعزول معروف. ^{[ 43 ]}

في رواية "مشروع هيل ماري" للكاتب آندي وير وفي فيلمها المقتبس ، تستخدم الكائنات الفضائية البارزة في القصة مركب زينون يُطلق عليه بطل الرواية اسم "زينونايت". ^{[ 44 ]} تُصنع هذه المادة بمزج سائلين، يتصلبان ليشكلا مادة شبه غير قابلة للتدمير. وتُستخدم إضافات لتغيير لونها وشفافيتها وخصائصها الصوتية. ولم يُكشف عن التركيب الكيميائي للزينونايت أو مواده الأولية.