Tetroxid de ruteniu
| Tetroxid de ruteniu | |
|---|---|
 | |
 | |
| Numele IUPAC | |
| Tetroxid de ruteniu | |
| Caracteristici generale | |
| Formula moleculară sau brută | RuO 4 |
| Greutatea formulei ( u ) | 165.07 |
| Aspect | galben solid |
| numar CAS | |
| Numărul EINECS | 243-813-8 |
| PubChem | 119079 |
| ZÂMBETE | O=[Ru](=O)(=O)=O |
| Proprietăți fizico-chimice | |
| Densitate (g / cm 3 , în cs ) | 3.29 |
| Solubilitate în apă | rar |
| Temperatură de topire | 25 ° C (298 K) |
| Temperatura de fierbere | 40 ° C (313 K) [1] |
| Informații de siguranță | |
| Simboluri de pericol chimic | |
  | |
| Expresii R. | 8, 36/38 |
| Fraze S. | 8/7, 26, 28, 37/39 |
Tetroxidul de ruteniu sau oxidul de ruteniu (VIII) este compusul chimic cu formula RuO 4 , unde ruteniul are un număr de oxidare +8 (cel mai mare posibil din tabelul periodic ). Este un solid galben diamagnetic , foarte volatil; molecula RuO 4 are o structură tetraedrică. Are proprietăți oxidante puternice și, prin urmare, este foarte reactiv; poate reacționa exploziv cu compuși organici. Tetraclorura de carbon este unul dintre puținii solvenți în care se dizolvă fără a reacționa. Analogul compus OsO 4 are proprietăți similare și este mult mai utilizat.
fundal
Tetroxidul de ruteniu a fost izolat pentru prima dată în 1860 de Karl Ernst Claus , care descoperise anterior ruteniul în 1844. [2]
Proprietăți fizice
În condiții normale, RuO 4 este un solid care cristalizează în ace rombice galbene, dar se topește deja la 25 ° C. [1] Solidul este, de asemenea, destul de volatil și are un miros caracteristic, similar cu cel al ozonului. [3]
Structura moleculară și configurația electronică
RuO 4 este un compus molecular al Ru (VIII), configurație electronică d 0 , comun cu omologul său superior OsO 4 ; molecula are o structură tetraedrică, simetria T d, așa cum a prezis în conformitate cu teoria VSEPR . Distanța de legătură Ru-O este de 170,5 µm . [3] Energia sa de ionizare se ridică la 12,15 eV [4] și afinitatea sa electronică la 3,72 eV, mai mare decât cea a atomului de clor (3,62 eV). [5]
Sinteză
Tetroxidul de ruteniu se obține prin oxidarea soluțiilor apoase de clorură de ruteniu (III) sau rutenate (RuO 4 2–) cu periodat de sodiu sau hipoclorit de sodiu sau bromat de sodiu . [2] RUO 4 este slab solubil în apă și , prin urmare , se dezvoltă într - o formă gazoasă , care poate fi apoi colectat în solvenți adecvați. [6]
Reactivitate
In Ruo 4, ruteniu atinge maxim starea de oxidare , 8. Aceasta este cea mai mare stare de oxidare posibilă pentru un element chimic și este foarte rară. Este, de asemenea, observat la tetroxidul de osmiu , tetroxidul de xenon și la alți câțiva alți compuși similari. RuO 4 este instabil termic și se descompune la încălzire pentru a forma RuO 2 și oxigen . Este mai instabil decât compusul osmiu corespunzător. Tetroxidul de ruteniu este, de asemenea, redus cu hidroxid de potasiu , formând ruteniu de tip RuO 4 2– , unde ruteniul are numărul de oxidare +6. [3] Reacționează exploziv cu amoniac , etanol , compuși organici oxidabili, sulf și iodură de hidrogen . [7]
Utilizări
Volatilitatea RuO 4 îl face un intermediar important pentru separarea metalelor de platină și pentru izolarea ruteniului elementar. [6]
În chimia organică RuO 4 este utilizat ca oxidant . Este un oxidant mai puternic (și mai puțin selectiv) decât OsO 4 și este capabil să oxideze practic toate hidrocarburile. De exemplu, oxidează adamantanul la 1-adamantanol. Este utilizat în sinteza organică pentru oxidarea alchinelor terminale la 1,2- dicetonă și a alcoolilor primari în acizi carboxilici . In aceste utilizări RUO 4 este preparat in situ , în cantități catalitice din RUO 2 sau RuCI3 și este regenerat prin adăugarea de periodat de sodiu ; ca solvent se utilizează un amestec de acetonitril , apă și tetraclorură de carbon . În cele din urmă, se poate adăuga dietil eter pentru a precipita și a recupera precursorul de ruteniu. [7]
Deoarece Ruo 4 este un oxidant foarte agresiv, reacțiile pot fi efectuate în condiții blânde, de obicei , la temperatura camerei. Oxidarea cu RuO 4 nu acționează asupra centrelor stereogene, care nu sunt oxidate. Un exemplu este următoarea oxidare a unui diol în acid carboxilic:
De asemenea, oxidarea alcoolilor epoxidici nu implică inelul epoxidic:
În condiții mai blânde, reacția de oxidare produce aldehide .
RuO 4 transformă cu ușurință alcoolii secundari în cetone . Rezultate similare pot fi obținute cu oxidanții scumpe mai puțin , cum ar fi cele bazate pe dimetil sulfoxid sau piridiniu chlorchromate, dar RUO 4 este ideal atunci când este necesar un oxidant foarte puternic și trebuie menținute condiții blânde.
RuO 4 rupe cu ușurință legături duble pentru a forma produse carbonilice , similare cu ozonoliza . OSO4, un compus similar în structură RUO 4 și cel mai frecvent utilizat ca oxidant, nu rupe legăturile duble , dar formele dioli vicinale.
Siguranță
RuO 4 este periculos, deoarece este ușor volatil și oxidant puternic. Vaporii irită ochii și membranele mucoase, deoarece țesuturile se oxidează rapid. [7] În contact cu substanțe organice oxidabile poate exploda chiar și la temperatura camerei.
Notă
- ^ a b CE Housecroft, AG Sharpe, Chimie anorganică , ediția a 3-a, Harlow (Anglia), Pearson Education Limited, 2008, ISBN 978-0-13-175553-6 .
- ^ a b WP Griffith, Ruthenium and osmium oxo complexes as oxidants organic ( PDF ), în Platinum Metals Rev. , vol. 33, nr. 4, 1989, pp. 181–185. Adus la 30 martie 2011 .
- ^ a b c AF Holleman; E. Wiberg, Chimie anorganică , San Diego, Academic Press, 2001, ISBN 0-12-352651-5 .
- ^ (EN) tetraoxid de ruteniu , pe webbook.nist.gov. Adus pe 19 martie 2021 .
- ^ (EN) Ambrish Kumar Srivastava și Neeraj Misra, Primele investigații de principiu privind comportamentul speciilor superhalogen RuOn (n = 1-5) , în The European Physical Journal D, vol. 68, nr. 10, 2014-10, p. 309, DOI : 10.1140 / epjd / e2014-50333-x . Adus pe 19 martie 2021 .
- ^ a b H. Renner și colab., Metale și compuși din grupul Platinum , în enciclopedia Ullmann de chimie industrială , Weinheim, Wiley-VCH, 2001, DOI : 10.1002 / 14356007.a21_075 .
- ^ a b c VS Martín, JM Palazón, CM Rodríguez, CR Nevill Jr., oxid de ruteniu (VIII) , în Enciclopedia reactivilor pentru sinteza organică , Wiley, 2001, DOI : 10.1002 / 047084289X.rr009.pub2 .
Bibliografie
- JL Courtney, KF Swansbor, Ruthenium tetroxide oxidation , în Reviews of Pure and Applied Chemistry , vol. 22, 1972, p. 47.
- NN Greenwood, A. Earnshaw, Chimia elementelor , ediția a II-a, Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4 .
- SA Cotton, Chimia metalelor prețioase , Londra, Chapman & Hall, 1997, ISBN 0-7514-0413-6 .
