Фторид кислорода

Фторид кислорода(II)
Общие
Систематическое наименование	Фторид кислорода (II)
Химическая формула	OF2
Отн. молек. масса	54 а. е. м.
Физические свойства
Плотность вещества	1,59 г/см³
Состояние (ст. усл.)	бледно-жёлтый газ
Термические свойства
Температура плавления	-224 °C
Температура кипения	-145 °C
Температура разложения	выше 200 °C
Критическая точка	-58°C, 49 атм
Энтальпия (ст. усл.)	-25,2 кДж/моль
Классификация
номер CAS	7783-41-7

Фторид кислорода(II), дифторид кислорода, OF₂. Представляет собой бесцветный газ, конденсирующийся при охлаждении в светло-желтую (в толстых слоях золотисто-желтую) жидкость. Фторид кислорода(II) имеет раздражающий запах несколько отличающийся от запаха фтора (смесь запаха хлорной извести и озона).

Открытие

Дифторид кислорода был открыт впервые в 1927 году Лебо и Дамьеном, а спустя некоторое время подробно изучен Руффом и Менцелем.

Систематическое название

В литературе иногда это соединение называют оксидом фтора (F₂O). Однако, это неверно, так как атом фтора более электроотрицателен чем кислород, и по правилам IUPAC это соединение должно называться именно фторид кислорода (OF₂).

Физические свойства

Жидкий фторид кислорода неограниченно смешивается с жидкими озоном, фтором, кислородом. Плохо растворяется в холодной воде (примерно 7:100 по объёму). При этом достаточно хорошо растворяет воздух.

Молекула обладает слабым дипольным моментом, равным 0,3 Дб

Получение

• Получение фторида кислорода(II) до сих пор проводят по так называемому «щелочному» способу пропусканием газообразного фтора в 2% (0,5 нормальный) водный раствор гидроксида натрия (NaOH). Помимо фторида кислорода(II) в реакции происходит образование перекиси водорода, и озона:

2F₂ + 2NaOH = OF₂ + 2NaF + H₂O

• Возможно также получение фторида кислорода(II) электролизом водного раствора HF.
• При горении воды в атмосфере фтора также частично образуется дифторид кислорода и пероксид водорода. Это происходит за счёт протекания радикальных реакций:

F₂ + H₂O → 2HF + O· — инициация свободных радикалов

2O· → O₂ — доминирующий процесс

O· + H₂O → H₂O₂

O· + F₂ → F₂O

Химические свойства

Дифторид кислорода весьма энергичный окислитель, и в этом отношении напоминает фтор, но реакции с участием фторида кислорода(II) требуют более высокой энергии активации, поскольку на первой стадии происходит образование атомарного кислорода. Термическое разложение фторида кислорода(II) представляет собой мономолекулярную реакцию с энергией активации 41 ккал/моль и начинается только при температуре выше 200°C.

При растворении в горячей воде, подвергается гидролизу. В щелочной среде разложение протекает достаточно быстро.

Смесь паров дифторида кислорода и воды взрывоопасна:

OF₂ + H₂O → 2HF + O₂

Фторид кислорода(II) не действует на сухое стекло и кварц, но действует (интенсивно) на металлическую ртуть — что исключает применение ртути в приборах с фторидом кислорода(II). На смазку для газовых кранов фторид кислорода(II) действует очень медленно.

Взаимодействие с металлами

На меди, платине, золоте, серебре, фторид кислорода(II) образует лишь тончайшие защитные пленки фторидов, что позволяет использовать эти металлы в контакте с фторидом кислорода(II) при комнатной температуре. При повышении температур до 250°C проиходит дальнейшее окисление металлов. Наиболее подходящими металлами для работы с дифторидом кислорода являются алюминий и магний. Нержавеющие стали, никель, монель-металл, магниевомедный сплав (92/8), латунь и медь, также мало изменяются в весе при воздействии фторида кислорода(II) в течение 1-1,5 недели при 100 °C.

Применение

Благодаря высокой энергии активации разложения фторида кислорода(II), последнюю можно сравнительно безопасно смешивать с многими углеводородами, водородом, моноокисью углерода и прочими веществами, что чрезвычайно важно в практическом плане использования фторида кислорода(II) в качестве высокоэффективного окислителя ракетного топлива. Так как фторид кислорода(II) не взрывается при смешивании с горючими материалами и при нагревании (сам по себе) то ее применение вполне безопасно.

Имели значительный успех опыты применения фторида кислорода(II) в газодинамических химических лазерах. Имея лучшие показателе нежели фтор, фторид кислорода(II) способен занять достойное место в качестве компонента для боевого лазерного оружия высокой мощности.

Токсичность

Фторид кислорода(II) весьма токсичен и по силе превышает фосген, с другой стороны он гораздо ядовитей чем фтор, так как вызывает сильнейшее раздражение тканей организма, очень глубоко проникает и растворяется в них (глубже чем фтор), затрудняет дыхание.

Упоминания в литературе

В фантастической новелле Роберта Л. Форварда «Камелот 30К», дифторид кислорода был использован как биохимический растворитель для живых форм Солнечой системы

Ссылки

• Химические свойства фтора и фторида кислорода.

См. также

• Дифторид дикислорода
• Соединения фтора в ракетной технике

Литература

• С.Сарнер. Химия ракетных топлив. изд «Мир», Москва, 1969.г.
• Schmidt E. W.,Harper J. T., Handling and Use of Fluoride and Fluorine-Oxygen Mixtures in Rocket Systems, Lewis Research Center, NASA SP-3037, Cleveland, Ohio, 1967.