Фторид ксенона(II)
| Фторид ксенона(II) | |||
|---|---|---|---|
| |||
| Общие | |||
| Систематическое наименование |
Фторид ксенона(II) | ||
| Хим. формула | XeF2 | ||
| Физические свойства | |||
| Состояние | белые кристаллы | ||
| Молярная масса | 169,2968 г/моль | ||
| Плотность | 4,32 г/см³ | ||
| Термические свойства | |||
| Температура | |||
| • плавления | 129,03 °C | ||
| • кипения | 155 °C | ||
| • разложения | 600 °C | ||
| Критическая точка | 631 °C, 9,3 МПа | ||
| Классификация | |||
| Рег. номер CAS | 13709-36-9 | ||
| SMILES | |||
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
Дифторид ксенона XeF2 — твёрдое плотное кристаллическое соединение белого цвета, образованное атомами фтора и ксенона. Одно из самых устойчивых соединений ксенона.
Физико-химические свойства
Обладает характерным тошнотворным запахом.
В инфракрасных спектрах наблюдается чёткий дублет полос поглощения с волновыми числами 550 и 556 см−1.
Термодинамические величины
| Свойство | Значение |
|---|---|
| Стандартная энтальпия образования (298 К, в твёрдой фазе) | −176 кДж/моль |
| Стандартная энтальпия образования (298 К, в газовой фазе) | −107,5 кДж/моль |
| Энтальпия плавления | 16,8 кДж/моль |
| Энтальпия возгонки | 50,6 кДж/моль |
| Энтропия образования (298 К, в газовой фазе) | 259,403 Дж/(моль·К) |
| Теплоёмкость (298 К, в газовой фазе) | 54,108 Дж/(моль·К) |
Растворимость
| Растворитель | Значение |
|---|---|
| Жидкий аммиак | Не растворим |
| Ацетонитрил | Растворим |
| Вода (при 0 °C) | 2,5 г/100 мл |
| Диоксид серы | Растворим |
| Пентафторид иода | 153,8 г/100 мл |
| Трифторид брома | Растворим |
| Фтороводород | Растворим |
Строение
Молекула дифторида ксенона линейная. Длины связей Xe—F равны 0,198 нм.
Получение
Впервые синтез XeF2 провёл Червик Виикс в 1962 году.
Синтез проводят из простых веществ при нагревании, ультрафиолетовом облучении или действии электрического разряда:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{Xe + F_2 \rightarrow XeF_2} }[/math]
Продукт конденсируют при −30 °C. Очистку проводят методом фракционной дистилляции.
Механизм данной реакции достаточно интересный, и, по-видимому, в нём как-то участвуют молекулы фтороводорода, которыми обычно загрязнён газообразный фтор. Это обнаружили Шмарк и Лютар, которые для синтеза использовали неочищенный от водорода фтор, и при этом скорость реакции выросла в 4 раза по сравнению с использованием чистого фтора.
Также существует метод получения дифторида ксенона из фторида кислорода(II) и ксенона. Для этого смесь газов помещают в никелевый сосуд и нагревают до 300 °C под давлением:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2Xe + 2OF_2 \rightarrow 2XeF_2 + O_2} }[/math]
В России налажено производство дифторида ксенона на Сибирском химическом комбинате.
Дифторид ксенона образуется также при реакции ксенона с диоксидифторидом при −120 °C.
Химические свойства
При возгонке дифторид ксенона диспропорционирует на свободный ксенон и тетрафторид ксенона:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2XeF_2 \rightarrow Xe + XeF_4} }[/math]
В холодной подкисленной воде разлагается достаточно медленно, зато в щелочной среде разложение идёт быстро:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2XeF_2 + 4NaOH \rightarrow 2Xe\uparrow + 4NaF + 2H_2O + O_2\uparrow} }[/math]
Менее активный окислитель, чем молекулярный фтор.
Образование координационных соединений
XeF2 может выступать в качестве лиганда в комплексных соединениях. Например, во фтороводородном растворе возможна следующая реакция:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{Mg[AsF_6]_2 + 4XeF_2 \rightarrow [Mg(XeF_2)_4][AsF_6]_2} }[/math]
Кристаллографический анализ показывает, что атом магния координирован 6 атомами фтора, 4 из которых являются мостиками между атомами магния и ксенона.
Известно множество таких реакций с продуктами типа [Mx(XeF2)n](AF6)x, в которых в качестве атома M могут выступать Ca, Sr, Ba, Pb, Ag, La или Nd, а атомом A могут быть As, Sb или P.
Такие реакции требуют большого избытка дифторида ксенона.
В твердофазной системе в присутствии фторида цезия некоторые металлы (Ce, Pr, Nd, Tb, Dy, Tu) могут образовывать комплексные соединения типа Cs3[CeF7].
С пентафторидом мышьяка образуется гексафторарсенат трифтордиксенона, в котором в качестве катиона выступает молекулярный ион Xe2F3+. Также известны соединения, где катионом является Xe2+.
- [math]\displaystyle{ \mathsf{AsF_5 + 2XeF_2 \rightarrow Xe_2F_3[AsF_6]} }[/math]
Реакции фторирования с простыми веществами
XeF2 фторирует Mn, W, Nb, Sb, Sn, Ti, S, P, Te, Ge, Si до высших фторидов в интервале температур от −10 до +30 °C. Нагревание реакционной смеси до 50 °C приводит к взаимодействию дифторида ксенона с оксидами и солями многих металлов.
В твердофазной системе при нагревании окисляет Ce, Pr и Tb до тетрафторидов.
Реакции окисления
Водный раствор дифторида окисляет броматы до перброматов:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{KBrO_3 + XeF_2 + H_2O \rightarrow KBrO_4 + Xe\uparrow + 2HF} }[/math]
Окислительное фторирование
Пример окислительного фторирования для теллур-органического соединения (тут атом теллура меняет степень окисления от +4 до +6):
- [math]\displaystyle{ \mathsf{Ph_3TeF + XeF_2 \rightarrow Ph_3TeF_3 + Xe\uparrow} }[/math]
Восстановительное фторирование
Пример восстановительного фторирования (тут атом хрома меняет степень окисления от +6 до +5):
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2CrO_2F_2 + XeF_2 \rightarrow 2CrOF_3 + Xe + O_2} }[/math]
Фторирование ароматических соединений
Фторирование ароматических соединений идёт по механизму электрофильного замещения:
При этом возможно и восстановительное фторирование (за счет растворителя):
Фторирование непредельных соединений
Достаточно селективно можно проводить фторирование диеновых производных в 1,2-положения:
.
Фторирующее декарбоксилирование
Дифторид ксенона декарбоксилирует карбоновые кислоты, при этом образуются соответствующие фторалканы:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{RCOOH + XeF_2 \rightarrow RF + CO_2 + Xe + HF} }[/math]
Применение
- Один из самых мощных фторирующих агентов.
- Применяют для получения высокотемпературных сверхпроводников на основе сложных слоистых оксофторидов меди[1]
- Является достаточно перспективным для дезинфекции труднодоступных мест[2]
- Дифторид ксенона используется для травления кремния в микроэлектромеханических системах:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2XeF_2 + Si \rightarrow SiF_4 + 2Xe} }[/math]
Примечания
- ↑ Успехи химии, 2002, Том 71, Номер 5, Страницы 442—460.
- ↑ Экстремальная дезинфекция — выбор дезинфектанта. Дата обращения: 21 августа 2008. Архивировано 26 октября 2008 года.
См. также
Литература
- Джолли У. И. Синтезы неорганических соединений. М.: Мир, 440 с. — 1967 г.
- Некрасов Б. В. Основы общей химии. В 2-х томах, М.:Химия, 1973 г.
- Tius, M. A., Tetrahedron, Volume 51, Issue 24, 12 June 1995, Pages 6605-6634.
- Weeks, J., Matheson, M. Xenon Difluoride. Inorganic Syntheses. № 8, 1966.
- Williamson, S. Xenon Difluoride. Inorganic Syntheses № 11, 1968.
- Šmalc,A., Lutar, K. Xenon Difluoride (Modification). Inorganic Syntheses № 29, 1992.
- D.F. Halpem. «Xenon(II) Fluoride» in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. 2004, J.Wiley & Sons, New York.
| Соединения ксенона | |
|---|---|
| |
