Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




07.01.2022


07.01.2022


06.01.2022


03.01.2022


28.12.2021





Яндекс.Метрика





Фторид ксенона(II)

26.02.2022

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

Растворимость

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:

X e + F 2 → X e F 2 {displaystyle {mathsf {Xe+F_{2} ightarrow 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 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:

2 X e + 2 O F 2 → 2 X e F 2 + O 2 {displaystyle {mathsf {2Xe+2OF_{2} ightarrow 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:

2 X e F 2 → X e + X e F 4 {displaystyle {mathsf {2XeF_{2} ightarrow Xe+XeF_{4}}}}

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

2 X e F 2 + 4 N a O H → 2 X e ↑ + 4 N a F + 2 H 2 O + O 2 ↑ {displaystyle {mathsf {2XeF_{2}+4NaOH ightarrow 2Xeuparrow +4NaF+2H_{2}O+O_{2}uparrow }}}

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:

M g [ A s F 6 ] 2 + 4 X e F 2 → [ M g ( X e F 2 ) 4 ] [ A s F 6 ] 2 {displaystyle {mathsf {Mg[AsF_{6}]_{2}+4XeF_{2} ightarrow [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 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+.

A s F 5 + 2 X e F 2 → X e 2 F 3 [ A s F 6 ] {displaystyle {mathsf {AsF_{5}+2XeF_{2} ightarrow Xe_{2}F_{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:

K B r O 3 + X e F 2 + H 2 O → K B r O 4 + X e ↑ + 2 H F {displaystyle {mathsf {KBrO_{3}+XeF_{2}+H_{2}O ightarrow KBrO_{4}+Xeuparrow +2HF}}}

Окислительное фторирование

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

P h 3 T e F + X e F 2 → P h 3 T e F 3 + X e ↑ {displaystyle {mathsf {Ph_{3}TeF+XeF_{2} ightarrow Ph_{3}TeF_{3}+Xeuparrow }}}

Восстановительное фторирование

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

2 C r O 2 F 2 + X e F 2 → 2 C r O F 3 + X e + O 2 {displaystyle {mathsf {2CrO_{2}F_{2}+XeF_{2} ightarrow 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:

R C O O H + X e F 2 → R F + C O 2 + X e + H F {displaystyle {mathsf {RCOOH+XeF_{2} ightarrow RF+CO_{2}+Xe+HF}}}

Применение

  • Один из самых мощных фторирующих агентов.
  • Применяют для получения высокотемпературных сверхпроводников на основе сложных слоистых оксофторидов меди
  • Является достаточно перспективным для дезинфекции труднодоступных мест
  • Дифторид ксенона используется для травления кремния в микроэлектромеханических системах:
2 X e F 2 + S i → S i F 4 + 2 X e {displaystyle {mathsf {2XeF_{2}+Si ightarrow SiF_{4}+2Xe}}}