Нонагидридоренат калия

Нонагидридоренат(VII) калия — неорганическое соединение с формулой K₂[ReH₉]. Представляет собой белые кристаллы с молярной массой 273,47 г/моль. Кристаллическая структура гексагональная, пространственная группа P-6̄2m. Соединение является солью, содержащей уникальный комплексный анион [ReH₉]²⁻, в котором рений находится в степени окисления +7.

Строение аниона [ReH₉]²⁻ и координационная геометрия

Анион [ReH₉]²⁻ представляет собой редкий пример координационного комплекса, содержащего исключительно гидридные лиганды. Координационное число 9 — наивысшее из зафиксированных для рения — объясняется малым размером гидридного лиганда и высоким положительным зарядом центра Re(VII). Геометрия координационного полиэдра — трёхшапочная тригональная призма (tricapped trigonal prism): шесть атомов водорода образуют тригональную призму, ещё три располагаются над центрами боковых граней. Структура установлена методом нейтронной кристаллографии. Соединение диамагнитно.

Изоструктурным аналогом является нонагидридотехнетат(VII)-анион [TcH₉]²⁻ в одноимённых солях щелочных металлов. В твёрдой фазе K₂[ReH₉] анион [ReH₉]²⁻ демонстрирует флуктуационную динамику — внутримолекулярные перестройки по механизмам «circle-dance» и «three-arm turnstile», что является следствием крайне низкого энергетического барьера между конфигурациями D₃h и C₄v.

Физические свойства

Примечание: температура плавления и кипения для данного соединения в авторитетных источниках не приводятся. Соединение термически разлагается при нагреве; условия разложения определяются составом атмосферы.

Химические свойства

Нонагидридоренат(VII) калия — сильный восстановитель. Это основное химическое свойство соединения, обусловленное наличием девяти гидридных лигандов при Re(VII). В отличие от перренатов, где рений проявляет окислительные свойства, в анионе [ReH₉]²⁻ восстановительный потенциал определяется именно гидридной природой связей Re–H.

При растворении в воде соединение постепенно выделяет газообразный водород. На воздухе медленно окисляется — хранение в герметичной таре обязательно. Гигроскопичность невысокая. Образует кристаллогидраты. В спиртах (этанол, метанол) растворяется плохо — это важно учитывать при подборе растворителя для лабораторных операций.

Рений в анионе [ReH₉]²⁻ формально находится в степени окисления +7, что соответствует максимальной степени окисления рения (аналогично перренату ReO₄⁻). Однако восстановительный характер соединения кардинально отличается от окислительного характера перрената.

Синтез нонагидридоренат(VII) калия

Соединение получают исключительно синтетическим путём. Один из лабораторных методов — метатезис через промежуточный бариевый комплекс: натриевую соль [Na₂ReH₉] вводят в контакт с гидроксидом бария, после чего добавляют сульфат калия. Выпадение нерастворимого сульфата бария (BaSO₄) смещает равновесие в сторону образования целевого K₂[ReH₉]. Побочный продукт — сульфат бария — отфильтровывают.

Исходный натриевый нонагидридоренат Na₂ReH₉ получают восстановлением перрената натрия NaReO₄ металлическим натрием в этанольной среде. Возможен также метод катионного обмена для перевода натриевой соли в калиевую с использованием ионообменных смол или K₂SO₄. Подробная методика синтеза описана в Inorganic Syntheses, т. 13 (Ginsberg, Sprinkle, 1972).

Близкой структурой и аналогичным синтетическим подходом характеризуется нонагидридоренат натрия — прекурсор для получения солей [ReH₉]²⁻ с различными катионами.

Биологическая активность и меры предосторожности

Соединения рения в целом проявляют умеренную токсичность; при длительном кожном контакте возможны аллергические реакции. Нонагидридоренат калия относят ко 2-му классу опасности (по ГОСТ 12.1.007-76 — вещество высокоопасное). При работе необходимы индивидуальные средства защиты: перчатки, защитные очки, закрытая одежда. Хранение — в плотно укупоренной герметичной таре в сухом месте, исключающем доступ атмосферной влаги. Транспортировка допускается любым видом транспорта в соответствии с нормами перевозки химических грузов 2-го класса опасности.

Применение

Основная область применения нонагидридоренат(VII) калия — тонкий органический и элементоорганический синтез, где соединение используется как реагент с восстановительными и гидридопереносящими свойствами. Представляет научный и прикладной интерес как модельный объект для изучения 9-координатных металлокомплексов с гидридными лигандами, а также как исходное соединение для получения других гидридных комплексов рения.

Смежные соединения рения с различным лигандным окружением доступны на странице порошковый рений высокочистый и соединения рения.