五氯化砷

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五氯化砷
识别
CAS号 22441-45-8  ✓
PubChem 13643880
SMILES
InChI
InChIKey ZSRZHCIWJJKHAU-UHFFFAOYSA-N
性质
化学式 AsCl5
摩尔质量 252.1866 g·mol⁻¹
外观 浅黄色固体
相关物质
相关其他VA族氯化物 五氯化磷
五氯化锑
相关化学品 五氟化砷
三氯化砷
五氧化二砷
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

五氯化砷是一种元素和元素形成的无机化合物,化学式为AsCl5[1]直到上世纪70年代,人们还在争论这种物质是否存在。这种化合物最早于1976年制得,当时用紫外线在−105 °C的低温下照射三氯化砷(AsCl3)和液氯的混合物制得了五氯化砷:[2]

该反应的机理是,氯分子在紫外线照射下均裂成活性氯原子,它与三氯化砷分子结合成五氯化砷。在低温下,五氯化砷没有足够的能量使自身再次分解成三氯化砷和氯。[3]

从1834年第一次试图合成到1976年最终合成,经历了140多年,而同主族的五氯化磷五氯化锑早已合成。五氯化砷可溶于二硫化碳乙醚,它的化学性质很不稳定,在−50 °C以上就会分解。固态五氯化砷的结构直到2001年才最终确定,[4]AsCl5的空间构型与五氯化磷(PCl5)类似,拉曼光谱数据证实它们都是三角双锥形,其中水平方向的键长比轴向的短(As-Cleq = 210.6pm,211.9 pm; As-Clax= 220.7pm)。
同主族其他元素形成的五氯化物——五氯化磷和五氯化锑都比五氯化砷稳定得多,而实验测得它的键能又没有明显下降,因此它的不稳定性较反常。这种现象可被归结于d区收缩(类似的f区收缩又称镧系收缩)。第一过渡系元素新增加的d电子不能有效屏蔽核电荷,致使有效核电荷上升,4s乃至4p、4d电子能量升高不易参与成键(这种现象在第6周期元素中更明显,被称为惰性电子对效应)。类似的现象还有硒酸高溴酸的强氧化性,尽管上面给出一些解释,但目前仍不能完整地给出解释。

参考资料

  1. Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements 2nd. Oxford:Butterworth-Heinemann. 1997. ISBN 0-7506-3365-4. 
  2. K. Seppelt. Arsenic Pentachloride, AsCl5. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1976, 15 (6): 377. doi:10.1002/anie.197603771. 
  3. S. Haupt and K. Seppelt, Z. Anorg. Allgem. Chem., 2002, 628, 729.
  4. Haupt S, Seppelt K,. Solid State Structures of AsCl5 and SbCl5. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 2002, 628 (4): 729–734. doi:10.1002/1521-3749(200205)628:4<729::AID-ZAAC729>3.0.CO;2-E.