Дифторид ксенона


Дифторид ксенона
Дифторид ксенона
Дифторид ксенона: химическая формула
Дифторид ксенона: вид молекулы
Общие
Систематическое наименование Фторид ксенона (II)
Химическая формула XeF2
Отн. молек. масса 169 а. е. м.
Молярная масса 169.2968 г/моль
Физические свойства
Плотность вещества 4,32 г/см³
Термические свойства
Температура плавления 129,03 °C
Температура кипения 155 °C
Температура разложения 600 °C
Критическая точка 631°С, 9,3 МПа
Классификация
номер CAS 13709-36-9
XeF2 — твёрдое плотное кристаллическое соединение белого цвета, образованное атомами фтора и ксенона. Одно из самых устойчивых соединений ксенона.

Содержание

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 (298К, в твёрдой фазе) −176 кДж/моль
Стандартная энтальпия образования (298К, в газовой фазе) −107,5 кДж/моль
Энтальпия плавления 16,8 кДж/моль
Энтальпия возгонки 50,6 кДж/моль
Энтропия образования (298К, в газовой фазе) 259,403 Дж/(моль·К)
Теплоёмкость (298К, 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:

Xe + F2 → XeF2↑.

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:

2Xe + 2OF2 → 2XeF2 + O2.

В России налажено производство дифторида ксенона в Сибирском химическом комбинате.

Химические свойства

При возгонке дифторид ксенона диспропорционирует на свободный ксенон и тетрафторид ксенона:

2XeF2 → Xe + XeF4.

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

2XeF2 + 4NaOH → 2Xe↑ + O2↑ + 4NaF + 2H2O.

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:

Mg(AsF6)2 + 4 XeF2 → [Mg(XeF2)4](AsF6)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 частичка Xe2F3+. Также известны соединения где катионов выступает частица Xe2+.

AsF5 + 2XeF2 → Xe2F3[AsF6].

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:

KBrO3 + XeF2 + H2O → KBrO4 + Xe↑ + 2HF.

Окислительное фторирование

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

Ph3TeF + XeF2 → Ph3TeF3 + Xe↑

Восстановительное фторирование

Пример восстановительного фторирования (тут атом хрома меняет степень окисления от +6 до +4):

2CrO2F2 + XeF2 → 2CrOF3 + Xe +O2

Фторирование ароматических соединений

Фторирование ароматических соединений идёт по механизму электрофильного замещения:

При этом возможно и восстановительное фторирование:

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:

RCO2H + XeF2 → RF + CO2↑ + 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 травление кремния в микроэлектромеханических системах:
2XeF2 + Si → 2Xe + SiF4

Примечания

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

См. также

Литература

  • Джолли У. И. Синтезы неорганических соединений. М:Мир., 440 с — 1967 г.
  • Некрасов Б. В. Основы общей химии. В 2-ух 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.

Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Дифторид ксенона" в других словарях:

  • Дифторид криптона — Общие Систематическое наименование Фторид криптона (II) Химическая …   Википедия

  • Дифторид-хлорид азота — Общие Систематическое наименование Дифторид хлорид азота Традиционные названия Хлородифторамин Химическая формула NClF2 Физические свойства Сос …   Википедия

  • КСЕНОНА ФТОРИДЫ — ХеР n (п=2,4,6), бесцв. кристаллы с резким спсцифич. запахом (см. табл.). К. ф. сильные окислители. окислит. способность уменьшается в ряду: XcF6>XeF4>XeF2, донорная способность (К. ф. доноры F в р циях комплексообразования) в ряду:… …   Химическая энциклопедия

  • Фторид ксенона(II) — Фторид ксенона(II) …   Википедия

  • Фторид ксенона(IV) — Фторид ксенона(IV) …   Википедия

  • Фторид ксенона(VI) — Общие …   Википедия

  • Триоксид ксенона — Триоксид ксенона …   Википедия

  • Тетраоксид ксенона — Тетраоксид ксенона …   Википедия

  • Оксид-тетрафторид ксенона — Оксид тетрафторид ксенона …   Википедия

  • Гексафторид ксенона — Общие Систематическое наименование Фторид ксенона (VI) Химическая формула XeF6 Отн. молек. масса 245 а. е. м …   Википедия