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プルンバン

プルンバン（Plumbane、PbH4）は、鉛と水素から構成される金属水素化物である[1]。熱的に不安定で水素原子を失いやすく、特性はまだよく分かっていない[2]。誘導体には四フッ化鉛PbF4、テトラエチル鉛 (CH3CH2)4Pb等がある。

プルンバン
IUPAC名

Plumbane

別称
Plumbane, lead tetrahydride, tetrahydridolead, lead(IV) hydride
識別情報
CAS登録番号 15875-18-0
特性
化学式 PbH4
モル質量 211.23 g/mol
沸点

-13 °C

特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

歴史

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最初の報告は1920年代に遡るが[3]、実際に合成できていたかはよく分かっていなかった[4]。1963年、SaalfeldとSvecは質量分析でPbH4+を観測したと報告した[5]。プルンバンは何度もディラック-ハートリー-フォック方程式による相対論的量子化学（英語版）の計算の対象となり、MH4またはMH2で表される他の金属水素化物との安定性、立体配置、エネルギー等の比較研究が行われた[2][6][7]。

特徴

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不安定な無色の気体で、第14族元素の水素化合物の中では最も重いものである[8]。四面体形分子構造(Td)を取り、鉛原子と水素原子の平衡距離は1.73Åである[9]。重量パーセントでは、1.91%の水素と98.09%の鉛から構成される。鉛の電気陰性度は水素より高いため、水素と鉛の酸化数はそれぞれ+1と-4となる。MH4 (M = C-Pb)という化学式を持つ金属水素化物の安定性は、Mの元素番号が大きくなるにつれ低下する。

製法

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初期の研究で、より軽い同族体（シラン、ゲルマン、スタンナン）と比べて不安定であることが明らかとなった[10]。GeH4やSnH4の合成に用いる方法では生成できない。

1999年には硝酸鉛(II) Pb(NO3)2と水素化ホウ素ナトリウム NaBH4から合成された[11]。2005年には、発生期水素の概念を用いない反応機構が検証された[12]。

2002年、Wang, X.らはレーザー爆蝕（英語版）によるPbH4の生成を研究し、赤外線バンドを特定した[13]。

同族化合物

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出典

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  1. ^ Porritt, C. J. (1975). Chem. Ind-London 9: 398. 
  2. ^ a b Hein, Thomas A.; Thiel, Walter; Lee, Timothy J. (1993). “Ab initio study of the stability and vibrational spectra of plumbane, methylplumbane, and homologous compounds”. The Journal of Physical Chemistry 97 (17): 4381–4385. doi:10.1021/j100119a021. hdl:11858/00-001M-0000-0028-1862-2. 
  3. ^ Paneth, Fritz; Nörring, Otto (1920). “Über Bleiwasserstoff”. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (A and B Series) 53 (9): 1693–1710. doi:10.1002/cber.19200530915. https://zenodo.org/record/1426681. 
  4. ^ Cotton, F. A.; Wilkinson, G.; Murillo, C. A.; Bochman, M. Advanced Inorganic Chemistry. Wiley: New York, 1999
  5. ^ Saalfeld, F. E.; Svec, H. Inorg. Chem. 1963, 2, 46.
  6. ^ Desclaux, J. P.; Pyykko, P. (1974). “Relativistic and non-relativistic Hartree-Fock one-centre expansion calculations for the series CH4 to PbH4 within the spherical approximation”. Chemical Physics Letters 29 (4): 534–539. Bibcode: 1974CPL....29..534D. doi:10.1016/0009-2614(74)85085-2. 
  7. ^ Pyykkö, P.; Desclaux, J. P. (1977). “Dirac–Fock one-centre calculations show (114)H4 to resemble PbH4”. Nature 266 (5600): 336–337. Bibcode: 1977Natur.266..336P. doi:10.1038/266336a0. 
  8. ^ CRC Handbook of Chemistry and Physics, Online Edition.
  9. ^ Visser, O.; Visscher, L.; Aerts, P. J. C.; Nieuwpoort, W. C. (1992). “Relativistic all-electron molecular Hartree-Fock-Dirac-(Breit) calculations on CH4, SiH4, GeH4, SnH4, PbH4”. Theoretica Chimica Acta 81 (6): 405–416. doi:10.1007/BF01134864. 
  10. ^ Malli, Gulzari L.; Siegert, Martin; Turner, David P. (2004). “Relativistic and electron correlation effects for molecules of heavy elements: Ab initio fully relativistic coupled-cluster calculations for PbH4”. International Journal of Quantum Chemistry 99 (6): 940–949. doi:10.1002/qua.20142. 
  11. ^ Krivtsun, V. M.; Kuritsyn, Y. A.; Snegirev, E. P. (1999). “Observation of IR absorption spectra of the unstable PbH4 molecule”. Opt. Spectrosc 86 (5): 686–691. Bibcode: 1999OptSp..86..686K. オリジナルの2016-03-04時点におけるアーカイブ。. https://web.archive.org/web/20160304112423/http://www.isan.troitsk.ru/dms/tdl/publ/1999os_en.pdf 2012年12月31日閲覧。. 
  12. ^ Zou, Y; Jin, FX; Chen, ZJ; Qiu, DR; Yang, PY (2005). “Non-nascent hydrogen mechanism of plumbane generation”. Guang Pu Xue Yu Guang Pu Fen Xi = Guang Pu 25 (10): 1720–3. PMID 16395924. 
  13. ^ Wang, Xuefeng; Andrews, Lester (2003). “Infrared Spectra of Group 14 Hydrides in Solid Hydrogen: Experimental Observation of PbH4, Pb2H2, and Pb2H4”. Journal of the American Chemical Society 125 (21): 6581–6587. doi:10.1021/ja029862l. PMID 12785799. 
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