프로탁티늄 화합물
프로탁티늄의 화합물은 산화물, 할로겐화물 등이 알려져 있다. +5가 상태의 화합물이 가장 안정하나, +2, +3, +4가 상태의 화합물들도 확인되었다.
산화물 프로탁티늄의 산화물은 PaO, PaO2, Pa2O5가 알려져 있는데, 가장 안정한 것은 흰색의 Pa2O5이다. Pa2O5는 Pa(OH)4를 공기 중에서 500oC로 가열해서 얻는데, Pa(OH)4는 금속 Pa를 산에 녹인 용액에 수산화암모늄(NH4OH)을 첨가하면 침전으로 얻어진다. Pa2O5는 뜨거운 황산에 천천히 조금 녹는다. PaO2는 검은색 물질로, Pa2O5를 1550oC에서 수소로 환원시켜 얻는데, 황산, 염산, 질산 등에는 잘 녹지 않으나, 플루오르화 수소산(HF)에는 쉽게 녹는다. PaO2를 공기 중에서 1100oC로 가열하면 다시 Pa2O5로 산화된다. PaO는 프로탁티늄 금속의 엷은 산화물 피막에서 관찰되었으나, 아직 따로 분리해서 얻어지지는 않았다. 한편, 프로탁티늄은 다른 여러 금속들과의 혼합 산화물을 만드는데, 알칼리 금속(A)과는 APaO3, A3PaO4 또는 A7PaO6 형의 혼합 산화물을 만들며, 희토류 금속 산화물(R2O3)과도 여러 조성의 혼합 산화물을 만든다.
할로겐화물 프로탁티늄의 할로겐화물은 PaX5(X=F, Cl, Br, I), PaX4(X=F, Cl, Br, I), PaX3(X= I), PaX2(X=I)가 알려져 있는데, 이들의 물리-화학적 성질에 대한 자료는 많지 않다. PaF5는 Pa2O5를 약 600oC에서 BrF5 또는 BrF3와 반응시키면 얻어지는데, 흰색으로 하나의 Pa5+ 주위에 7개의 F-가 5각 이중 피라미드 형태로 배위되어 있으며, 고분자형 구조를 갖는다. 물에 녹으며, KF를 당량으로 첨가하면 K2PaF7로 침전된다. PaCl5는 Pa2O5를 200~300oC에서 CCl4와 반응시키면 얻어지는데, 노랑색이고 녹는점은 306oC이며 승화성이 있고, PaF5와 같은 구조를 한다. PaF5와 PaCl5는 물에 의해 쉽게 가수분해된다. PaBr5는 600~700oC에서 Pa2O5와 탄소의 혼합물을 Br2 증기 또는 여러 브로민 화합물과 반응시키면 얻어지는데, 진한 붉은색이고 6배위체의 팔면체 구조를 가지며, 승화성이 있다. PaI5는 검은색 물질로, Pa와 I2의 직접 반응으로 얻거나, PaCl5, PaBr5 또는 Pa2O5를 SiI4와 반응시켜 얻는다. Pa와 I2로 분해되는데, 처음으로 금속 프로탁티늄을 얻는데 사용되었다.
사할로겐화물 PaX4는 모두 8배위체 화합물들인데, PaF4를 제외하고는 흡습성이 있고 물과 극성 용매에 녹는다. PaF4는 PaO2를 600oC에서 H2/HF 혼합 기체로 환원시키면 얻어지는 녹색 물질이며, 물과 대부분의 산에 녹지 않는다. PaCl4는 400oC에서 PaO2를 CCl4와 반응시키거나 PaCl5를 약 800oC에서 수소로 환원시키면 얻어지는 황록색 물질이며, 진공에서 400oC에서 승화한다. 실온에서 상자기성(paramagnetic)을 가지나, 182K로 냉각시키면 강자기성(ferromagnetic)이 된다. PaBr4와 PaI4는 해당 원소들간의 반응으로 얻을 수 있으며, PaI3는 진공에서 PaI5를 가열하여 얻은 것으로 보고되었다.
알칼리 금속(A)과의 MPaF6, M2PaF7, M3PaF8와 같은 형식의 혼합 할로겐화물들도 알려져 있다. 또한, 몇 가지 옥시할로겐화물(oxyhalide)도 알려져 있는데, PaOCl3와 PaOBr3는 각각 PaCl5와 PaBr5를 합성할 때 부산물로 얻어졌다.
기타 화합물 프로탁티늄 금속은 250oC에서 수소와 반응하여 검은색의 삼수소화물(PaH3)을 만든다. 한편, PaCl4 또는 PaCl5는 암모니아(NH3)와 반응하여 밝은 노란색의 질소화물(PaN)을 만드는데, 이 화합물은 진공에서 800oC로 가열해도 안정하다. 그리고 PaF4를 1400oC의 흑연 도가니에서 Ba으로 환원시키면 탄화프로탁티늄(PaC)이 만들어지며, PaCl5를 900oC에서 H2S/CS2 혼합물과 반응시키면 연 노랑색의 옥시황화물(PaOS)이 생성된다. Pa(BH4)4 등 여러 붕수소화물도 알려져 있다.
유기 프로탁티늄 화합물들도 합성되었는데, PaCl4를 용융 Be(C5H5)2(C5H5)-는 사이클로펜타다이에닐 음이온)와 반응시키면 Pa(C5H5)4이, 그리고 K2C8H8(C8H8)2-는 사이클로옥타테트라에닐 -2가 음이온)와 반응시키면 Pa(C8H8)2이 얻어진다. |