Фторид ксенона(II)

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.

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 [M^x(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

1. ↑ Успехи химии, 2002, Том 71, Номер 5, Страницы 442—460.
2. ↑ Экстремальная дезинфекция — выбор дезинфектанта

См. также

• Тетрафторид ксенона
• Гексафторид ксенона

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

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)

 

Соединения фтора

Гексафторалюминат натрия (Na₃AlF₆) • Гексафтороантимонат водорода (HSbF₆) • Гексафторид платины (PtF₆) • Гексафторид селена (SeF₆) • Гексафторид теллура (TeF₆) • Гексафторогерманат калия (K₂[GeF₆]) • Гексафторогерманат рубидия (Rb₂[GeF₆]) • Гексафторогерманат цезия (Cs₂[GeF₆]) • Гексафторосиликат(IV) калия (K₂[SiF₆]) • Гексафторосиликат натрия (Na₂SiF₆) • Гексафторплатинат ксенона (XePtF₆) • Гексафторсиликат аммония ((NH₄)₂SiF₆) • Гептафторид рения (ReF₇) • Гептафторониобат(V) калия (K₂[NbF₇]) • Гидрофторид аммония ([NH₄][HF₂]) • Гидрофторид калия (HF₂K) • Декафторид дисеры (S₂F₁₀) • Диоксидифторид (F₂O₂) • Диоксидифторид молибдена(VI) (MoF₂O₂) • Дифтордиазин (N₂F₂) • Дифторид радона (F₂Rn) • Кремнефтористоводородная кислота (H₂SiF₆) • Монофторид алюминия (AlF) • Монофторид углерода (CF) • Оксид-фторид урана (UO₂F₂) • Окситетрафторид вольфрама(VI) (WOF₄) • Окситетрафторид молибдена(VI) (MoOF₄) • Оксифторид иттрия (YOF)  • Оксифторид лантана(III) (LaOF)  • Оксотетрафторид ксенона (XeOF₄) • Оксотрифторид ванадия(V) (F₃OV) • Пентафторид висмута (BiF₅) • Пентафторид мышьяка (AsF₅) • Пентафторид сурьмы (SbF₅) • Пентафторид урана (UF₅) • Пентафторид фосфора (PF₅) • Субфторид серебра (Ag₂F) • Тетрафторалюминат калия (KAlF₄) • Тетрафтороборат лития (LiBF₄) • Тетрафтороборат меди(II) (Cu(BF₄)₂) • Тетрафтороборат натрия (NaBF₄) • Тетрафтороборат нитрозила (BF₄NO) • Тетрафтороборат нитрония (BNO₂F₄) • Тетрафтороборат серебра (AgBF₄) • Тетрафторборная кислота (HBF₄) • Тетрафторид дибора (B₂F₄) • Тетрафторид кремния (SiF₄) • Тетрафторид селена (SeF₄) • Тетрафторид теллура (TeF₄) • Тетрафторгидразин (N₂F₄) • Трифторид алюминия (AlF₃) • Трифторид бора (BF₃) • Трифторид мышьяка (AsF₃) • Трифторид висмута (BiF₃) • Трифторид сурьмы (SbF₃) • Трифторид тиазила (NSF₃) • Трифторид фосфора (PF₃) • Фторфосфат натрия (Na₂PFO₃) • Фторамин (NH₂F) • Фторид азота(III) (NF₃) • Фторид аммония (NH₄F) • Фторид бария (BaF₂) • Фторид бериллия (BeF₂) • Фторид брома(I) (BrF) • Фторид брома(III) (BrF₃) • Фторид брома(V) (BrF₅) • Фторид ванадия(III) (VF₃) • Фторид ванадия(IV) (VF₄) • Фторид ванадия(V) (VF₅) • Фторид вольфрама(VI) (WF₆) • Фторид галлия(III) (GaF₃) • Фторид гафния(IV) (HfF₄) • Фторид дейтерия (DF) • Фторид диртути(2+) (Hg₂F₂) • Фторид железа(II) (FeF₂) • Фторид железа(III) (FeF₃) • Фторид золота(III) (AuF₃) • Фторид золота(V) (AuF₅) • Фторид индия(III) (InF₃) • Фторид иода(I) (IF) • Фторид иода(III) (IF₃) • Фторид иода(V) (IF₅) • Фторид иода(VII) (IF₇) • Фторид иридия(IV) (IrF₄) • Фторид иридия(V) (IrF₅) • Фторид иридия(VI) (IrF₆) • Фторид иттербия(III) (YbF₃) • Фторид иттрия (YF₃) • Фторид иттрия-лития (LiYF₄) • Фторид кадмия (CdF₂) • Фторид калия (KF) • Фторид кальция (CaF₂) • Фторид кислорода(II) (OF₂) • Фторид кобальта(II) (CoF₂) • Фторид кобальта(III) (CoF₃) • Фторид криптона(II) (KrF₂) • Фторид ксенона(II) (XeF₂) • Фторид ксенона(IV) (XeF₄) • Фторид ксенона(VI) (XeF₆) • Фторид лития (LiF) • Фторид магния (MgF₂) • Фторид марганца(II) (MnF₂) • Фторид марганца(III) (MnF₃) • Фторид меди(I) (CuF) • Фторид меди(II) (CuF₂) • Фторид молибдена(VI) (MoF₆) • Фторид натрия (NaF) • Фторид никеля(II) (NiF₂) • Фторид ниобия(V) (NbF₅) • Фторид нитрозила) (NOF) • Фторид оксида азота(IV) (NO₂F) • Фторид оксида серы(IV) (SO₂F₂) • Фторид олова(II) (SnF₂) • Фторид олова(IV) (SnF₄) • Фторид плутония(III) (PuF₃) • Фторид плутония(IV) (PuF₄) • Фторид плутония(VI) (PuF₆) • Фторид радия (RaF₂) • Фторид рения(IV) (ReF₄) • Фторид рения(VI) (ReF₆) • Фторид рения(VII) (ReF₇) • Фторид ртути(II) (HgF₂) • Фторид рубидия (RbF) • Фторид самария(III) (SmF₃) • Фторид свинца(II) (PbF₂) • Фторид серебра(I) (AgF) • Фторид серебра(II) (AgF₂) • Фторид серы(IV) (SF₄) • Фторид серы(VI) (SF₆) • Фторид скандия(III) (ScF₃) • Фторид стронция (SrF₂) • Фторид таллия(I) (TlF) • Фторид тантала(V) (TaF₅) • Фторид теллура(IV) (TeF₄) • Фторид технеция(VI) (TcF₆) • Фторид тиазила (NSF) • Фторид тианила (SOF₂) • Фторид титана(III) (TiF₃) • Фторид титана(IV) (TiF₄) • Фторид тория(IV) (ThF₄) • Фторид урана(III) (UF₃) • Фторид урана(IV) (UF₄) • Фторид урана(V) (UF₅) • Фторид урана(VI) (UF₆) • Фторид хлора(I) (ClF) • Фторид хлора(III) (ClF₃) • Фторид хлора(V) (ClF₅) • Фторид хрома(III) (CrF₃) • Фторид хрома(IV) (CrF₄) • Фторид хрома(V) (CrF₅) • Фторид цезия (CsF) • Фторид цинка (ZnF₂) • Фторид циркония(IV) (ZrF₄) • Фторид-хлорид оксида серы(IV) (ClFO₂S) • Фторноватистая кислота (HOF) • Фтороводород (HF) • Фторосульфоновая кислота (FSO₃H) • Фторид хлорила (ClO₂F) • Фторид перхлорила (ClO₃F) • Фторид оксиперхлорила (ClO₃OF)