Новости Нефтегазовая пром.
Выставки Наука и технология



Фторид ксенона II

Фторид ксенона II


Фторид ксенона II
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
Рег. номер EINECS 237-251-2
SMILES
InChI
ChemSpider
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.

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

Фторид ксенона II
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 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:

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

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:

Фторид ксенона II

При этом возможно и восстановительное фторирование (за счет растворителя):

Фторид ксенона II

Фторирование непредельных соединений

Достаточно селективно можно проводить фторирование диеновых производных в 1,2-положения: Фторид ксенона II.

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

См. также