二氧化钋

二氧化钋
	系统名; Polonium dioxide
识别
CAS号	7446-06-2
SMILES	O=[Po]=O;
性质
化学式	PoO2
摩尔质量	240.98 g/mol[1] g·mol⁻¹
外观	淡黄色晶体[1][2][3]
密度	8.9 g/cm3[1]
熔点	500 °C（773 K）（(分解)[1][2]; 在 885 °C 下升华(氧存在下)[2][4]）
结构
晶体结构	萤石，皮尔逊符号 cF12
空间群	Fm3m (No 225)
晶格常数	a = 0.5637 nm[3]
	若非注明，所有数据均出自一般条件（25 ℃，100 kPa）下。

二氧化钋 ，又称氧化钋(IV)是一种无机化合物，化学式Po O₂。它是钋的三个氧化物之一，另外两个是一氧化钋(PoO) 和三氧化钋(PoO₃)。它在室温下是淡黄色晶体。在低压（例如真空）下，它会在 500 °C 以上分解成钋和氧。它是钋最稳定的氧化物，也是一种氧族元素互化物。[5]

结构和外观

在室温下，二氧化钋有着萤石结构。当加热时，它会转变成四方晶系。萤石结构的二氧化钋是淡黄色的，而四方晶系的是红色的。随着温度的升高，二氧化钋的颜色也越来越深，到了升华点 885 °C 时变成了巧克力色。[2][3]Po4+
的离子半径是 1.02 或 1.04 Å。因此， Po4+
/O2−
的半径比是 0.73，是形成萤石结构所需的半径比的下限，因此二氧化钋有两种结构。当刚制备时，二氧化钋总是呈四方晶系，在静置或强烈冷却后变为萤石结构。 [6]

天然存在

二氧化钋不存在于自然界。这是由于钋在自然界中的稀有度和形成二氧化物所需的温度（250 °C）而不存在。[2]

制备

二氧化钋可以由钋和氧在 250 °C 下化合而成。它也可以由氢氧化钋(IV) (PoO(OH)₂)，二硫酸钋 (Po(SO₄)₂)，硒酸钋 (Po(SeO₄)₂)或四硝酸钋 (Po(NO₃)₄)的热分解而成。[2][4]

化学性质

在 200 °C的氢气下，二氧化钋会缓慢还原成金属钋。这种还原在 250 °C 下的氨或硫化氢中也会发生。当二氧化钋在二氧化硫中加热到 250 °C时，一种白色物质会因此产生，可能是亚硫酸钋。[6] 当二氧化钋水解时，会形成亚钋酸（H₂PoO₃），并形成浅黄色沉淀。亚钋酸是两性化合物，与酸和碱反应。 [2][4]

二氧化钋和卤化氢的反应可以形成四卤化钋：[2]

PoO₂ + 4 HF → PoF₄ + 2 H₂O

PoO₂ + 4 HCl → PoCl₄ + 2 H₂O

PoO₂ + 4 HBr → PoBr₄ + 2 H₂O

PoO₂ + 4 HI → PoI₄ + 2 H₂O

在反应中，二氧化钋表现的像二氧化碲，形成 Po(IV) 盐。不过，氧族元素氧化物的酸性会随着族往下而变弱，因此二氧化钋和氢氧化钋(IV) 比它们较轻的同类物有更弱的酸性。[6] 举个例子，SO₂、SO₃、SeO₂、SeO₃ 和 TeO₃是酸性的，不过TeO₂是两性的。 PoO₂ 也是两性的，甚至它带有一点的碱性。[7]

二氧化钋和氢氧化钾或硝酸钾的反应形成亚钋酸钾 (K₂PoO₃)：[6]

PoO₂ + 2 KOH → K₂PoO₃ + H₂O

PoO₂ + 2 KNO₃ → K₂PoO₃ +2 NO

二氧化钋和亚钋酸根 (PoO2−
3)的关系类似于三氧化钋和钋酸根 (PoO2−
4)的关系。

应用

除了学术研究以外，二氧化钋目前没有用处。[6]

危险性

所有钋化合物，包括二氧化钋，都是强放射性的，需要存放于手套箱。这个手套箱还必须封闭在与手套箱类似的另一个箱中，并保持在比手套箱稍低的压力下，以防止放射性物质泄漏。天然橡胶制成的手套不能提供足够的防护来防止钋的辐射，手术手套是必要的。氯丁橡胶制手套比天然橡胶手套有更高的抗放射性能力。[6]

参考资料

Haynes, William M. (编). 92nd. CRC Press. 2011: 4.81. ISBN 978-1-4398-5511-9.
Holleman, A. F.; Wiberg, E., , San Diego: Academic Press: 594, 2001, ISBN 0-12-352651-5
Bagnall, K. W.; D'Eye, R. W. M. . J. Chem. Soc. (RSC). 1954: 4295–4299 [12 June 2012]. doi:10.1039/JR9540004295. （原始内容存档于2020-05-08）.
Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan., 2nd, Oxford: Butterworth-Heinemann: 780, 1997, ISBN 0080379419
Holleman, A. F.; Wiberg, E., , San Diego: Academic Press: 585, 2001, ISBN 0-12-352651-5
Bagnall, K. W. . . New York: Academic Press. 1962: 197–230 [June 14, 2012]. ISBN 978-0-12-023604-6. （原始内容存档于2015-01-25）.
Ebbing, Darrell D.; Gammon, Steven D. 9. Boston: Houghton Mifflin Company. 2009: 320 [June 14, 2012]. ISBN 978-0-618-85748-7. （原始内容存档于2014-05-08）.

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[CRC-1] Haynes, William M. (编). 92nd. CRC Press. 2011: 4.81. ISBN 978-1-4398-5511-9.

[Holleman&Wiberg-2] Holleman, A. F.; Wiberg, E., , San Diego: Academic Press: 594, 2001, ISBN 0-12-352651-5

[Bagnall-3] Bagnall, K. W.; D'Eye, R. W. M. . J. Chem. Soc. (RSC). 1954: 4295–4299 [12 June 2012]. doi:10.1039/JR9540004295. （原始内容存档于2020-05-08）.

[Greenwood-4] Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan., 2nd, Oxford: Butterworth-Heinemann: 780, 1997, ISBN 0080379419

[5] Holleman, A. F.; Wiberg, E., , San Diego: Academic Press: 585, 2001, ISBN 0-12-352651-5

[Po-chemistry-6] Bagnall, K. W. . . New York: Academic Press. 1962: 197–230 [June 14, 2012]. ISBN 978-0-12-023604-6. （原始内容存档于2015-01-25）.

[7] Ebbing, Darrell D.; Gammon, Steven D. 9. Boston: Houghton Mifflin Company. 2009: 320 [June 14, 2012]. ISBN 978-0-618-85748-7. （原始内容存档于2014-05-08）.