Фторид ксенона(II) | это... Что такое Фторид ксенона(II)? (original) (raw)

Фторид ксенона(II)


Общие
Систематическое наименование	Фторид ксенона(II)
Химическая формула	XeF2
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	белые кристаллы
Отн. молек. масса	169 а. е. м.
Молярная масса	169,2968 г/моль
Плотность	4,32 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	129,03 °C
Температура кипения	155 °C
Температура разложения	600 °C
Критическая точка	631 °C, 9,3 МПа
Классификация
Рег. номер CAS	13709-36-9
SMILES	FXeF

Дифторид ксенона XeF2 — твёрдое плотное кристаллическое соединение белого цвета, образованное атомами фтора и ксенона. Одно из самых устойчивых соединений ксенона.

Содержание

1 Физико-химические свойства
- 1.1 Термодинамические величины
- 1.2 Растворимость
2 Строение
3 Получение
4 Химические свойства
5 Применение
6 Примечания
7 См. также
8 Литература

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

Кристаллическая ячейка XeF2

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:

$\mathsf{Xe + F_2 \rightarrow XeF_2}$

Продукт конденсируют при −30 °C. Очистку проводят методом фракционной дистилляции.

Механизм данной реакции достаточно интересный, и, по-видимому, в нём как-то участвуют молекулы водорода, 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:

$\mathsf{Xe + OF_2 \rightarrow 2XeF_2 + O_2}$

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:

$\mathsf{2XeF_2 \rightarrow Xe + XeF_4}$

В холодной подкисленной воде разлагается достаточно медленно, зато в щелочной среде разложение идёт быстро:

$\mathsf{2XeF_2 + 4NaOH \rightarrow 2Xe\uparrow + 4NaF + 2H_2O + O_2\uparrow}$

Менее активный окислитель, чем молекулярный фтор.

Образование координационных соединений

XeF2 может выступать в качестве лиганда в комплексных соединениях. Например, в фтороводородном растворе возможна следующая реакция:

$\mathsf{Mg[AsF_6]_2 + 4XeF_2 \rightarrow [Mg(XeF_2)_4][AsF_6]_2}$

Кристаллографический анализ показывает, что атом магния координирован 6 атомами фтора, 4 из которых являются мостиками между атомами магния и ксенона.

Известно множество реакций такого 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+.

$\mathsf{AsF_5 + 2XeF_2 \rightarrow Xe_2F_3[AsF_6]}$

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:

$\mathsf{KBrO_3 + XeF_2 + H_2O \rightarrow KBrO_4 + Xe\uparrow + 2HF}$

Окислительное фторирование

Пример окислительного фторирования для теллур-органического соединения (тут атом теллура меняет степень окисления от +4 до +6):

$\mathsf{Ph_3TeF + XeF_2 \rightarrow Ph_3TeF_3 + Xe\uparrow}$

Восстановительное фторирование

Пример восстановительного фторирования (тут атом хрома меняет степень окисления от +6 до +5):

$\mathsf{2CrO_2F_2 + XeF_2 \rightarrow 2CrOF_3 + Xe + O_2}$

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:

$\mathsf{RCOOH + XeF_2 \rightarrow RF + CO_2 + Xe + HF}$

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:

$\mathsf{2XeF_2 + Si \rightarrow SiF_4}$

Примечания

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.

Оксид-дифторид ксенона (XeOF2) • Оксид-тетрафторид ксенона (XeOF4) • Тетраоксид ксенона (XeO4) • Триоксид ксенона (XeO3) • Фторид ксенона(II) (XeF2) • Фторид ксенона(IV) (XeF4) • Фторид ксенона(VI) (XeF6) • Гексафтороплатинат ксенона (Xe[PtF6]) • Перксенонат натрия (Na4XeO6) • Перксенат бария (Ba2XeO6) • Криптона дифторид-ксенона гексафторид (KrF2·XeF6) • Ксенона(VI) оксид-тетрафторид ванадия пентафторид (XeOF4·VF5) • Пентафтортеллуроксид ксенона (Xe(OTeF5)2) • Диоксид-дифторид ксенона (XeO2F2) • Перхлорат ксенона (Xe(ClO4)2) • Ксенонат бария (Ba3XeO6) • Перксеноновая кислота (H4XeO6) • Ксеноновая кислота (H2XeO4)