Фторид ксенона II
Фторид ксенона II
| Фторид ксенона II | |||
|---|---|---|---|
|
|||
| Систематическое наименование |
Фторид ксенона II | ||
| Хим. формула | XeF2 | ||
| Состояние | белые кристаллы | ||
| Молярная масса | 169,2968 г/моль | ||
| Плотность | 4,32 г/см³ | ||
| Температура | |||
| • плавления | 129,03 °C | ||
| • кипения | 155 °C | ||
| • разложения | 600 °C | ||
| Критическая точка | 631 °C, 9,3 МПа | ||
| Рег. номер CAS | 13709-36-9 | ||
| PubChem | 83674 | ||
| Рег. номер EINECS | 237-251-2 | ||
| SMILES |
F[Xe]F
|
||
| InChI |
1S/F2Xe/c1-3-2
IGELFKKMDLGCJO-UHFFFAOYSA-N
|
||
| ChemSpider | 75497 | ||
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
Дифторид ксенона (Дифторид ксенона) 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 (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
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 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 Xe + 2 OF2 → 2 XeF2 + O2
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 XeF2 → Xe + XeF4
В холодной подкисленной воде разлагается достаточно медленно, зато в щелочной среде разложение идёт быстро:
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:
-
- 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 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+.
-
- AsF5 + 2 XeF2 → 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 ↑ + 2 HF
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 +5):
-
- 2 CrO2F2 + XeF2 → 2 CrOF3 + Xe + O2
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:
-
- RCOOH + XeF2 → RF + CO2 + 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 XeF2 + Si → SiF4 + 2 Xe