Криптона дифторид
| |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Название ИЮПАК Криптона дифторид | |||
| Другие имена Криптон фторид Криптон(II) фторид | |||
| Идентификаторы | |||
3D model ( JSmol ) | |||
| ХимическийПаук | |||
ПабХим CID | |||
| НЕКОТОРЫЙ | |||
Панель управления CompTox ( EPA ) | |||
| Характеристики | |||
| Ф 2 Кр | |||
| Молярная масса | 121.795 g·mol −1 | ||
| Появление | Бесцветные кристаллы (твердые) | ||
| Плотность | 3,24 г см −3 (твердый) | ||
| Реагирует | |||
| Структура | |||
| Телоцентрированный тетрагональный [1] | |||
| Р4 2 /мнм, нет. 136 | |||
а = 0,4585 нм, с = 0,5827 нм | |||
| Линейный | |||
| 0 Д | |||
| Родственные соединения | |||
Родственные соединения | дифторид ксенона | ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |||
Дифторид криптона , KrF 2 — химическое соединение криптона и фтора . Это было первое открытое соединение криптона. [2] Это летучее бесцветное твердое вещество при комнатной температуре. Молекула KrF 2 имеет линейную структуру с расстояниями Kr-F 188,9 пм. Реагирует с сильными кислотами Льюиса с образованием солей KrF. + и Кр
22F +
3 катиона . [3]
Энергия атомизации KrF 2 (KrF 2(g) → Kr (g) + 2 F (g) ) составляет 21,9 ккал/моль, что дает среднюю энергию связи Kr–F всего 11 ккал/моль. [4] самый слабый из всех изолируемых фторидов. Для сравнения, диссоциация дифтора до атомарного фтора требует разрыва связи F – F с энергией диссоциации связи 36 ккал/моль. Следовательно, KrF 2 является хорошим источником чрезвычайно реакционноспособного и окисляющего атомарного фтора. Он термически нестабилен, скорость разложения составляет 10% в час при комнатной температуре. [5] Образование дифторида криптона является эндотермическим, с теплотой образования (газа) 14,4 ± 0,8 ккал/моль, измеренной при 93 ° C. [5]
Синтез
[ редактировать ]Дифторид криптона можно синтезировать с использованием множества различных методов, включая электрический разряд, фотоионизацию , горячую проволоку и бомбардировку протонами. Продукт можно хранить при температуре −78 °C без разложения. [6]
Электрический разряд
[ редактировать ]Электрический разряд был первым методом получения дифторида криптона. Он также использовался в единственном когда-либо зарегистрированном эксперименте по получению тетрафторида криптона, хотя позже было показано, что идентификация тетрафторида криптона ошибочна. Метод электрического разряда предполагает использование смесей F 2 и Kr в соотношении от 1:1 до 2:1 при давлении от 40 до 60 Торр и последующее возникновение между ними дуги большого количества энергии. Могут быть достигнуты скорости почти 0,25 г/ч. Проблема этого метода в том, что он ненадежен в отношении доходности. [3] [7]
Протонная бомбардировка
[ редактировать ]Использование протонной бомбардировки для производства KrF 2 имеет максимальную производительность около 1 г/ч. Это достигается бомбардировкой смесей Kr и F 2 протонным пучком, работающим на уровне энергии 10 МэВ и температуре около 133 К. Это быстрый метод получения относительно больших количеств KrF 2 , но требует источника протонов высокой энергии, которые обычно исходят из циклотрона . [3] [8]
Фотохимический
[ редактировать ]Об успешном фотохимическом синтезе дифторида криптона впервые сообщила Люсия В. Стренг в 1963 году. В следующий раз об этом сообщил в 1975 году Дж. Сливник. [9] [10] [3] Фотохимический процесс производства KrF 2 включает использование УФ-излучения и в идеальных условиях обеспечивает производительность 1,22 г/ч. Идеальные длины волн для использования находятся в диапазоне 303–313 нм. Более жесткое УФ-излучение губительно для производства KrF 2 . Использование стекла Pyrex, Vycor или кварца значительно увеличит урожайность, поскольку все они блокируют более сильный ультрафиолетовый свет. В серии экспериментов, проведенных С.А.Кинкедом и др., было показано, что кварцевая вставка (УФ-фильтрация 170 нм) дает в среднем 158 мг/ч, Vycor 7913 (УФ-фильтрация 210 нм) производится на в среднем 204 мг/ч, а Pyrex 7740 (УФ-фильтрация 280 нм) производит в среднем 507 мг/ч. Из этих результатов ясно, что ультрафиолетовый свет более высокой энергии значительно снижает урожайность. Идеальные условия для производства KrF 2 фотохимическим процессом возникают, когда криптон является твердым веществом, а фтор — жидким, что происходит при 77 К. Самая большая проблема этого метода заключается в том, что он требует обращения с жидким F 2 и вероятность того, что он высвободится, если он окажется под избыточным давлением. [3] [7]
Горячая проволока
[ редактировать ]В методе горячей проволоки для производства KrF 2 используется криптон в твердом состоянии, при этом на расстоянии нескольких сантиметров от него проходит горячая проволока, а затем мимо проволоки проходит газообразный фтор. Провод имеет большой ток, в результате чего его температура достигает около 680 °C. Это приводит к расщеплению газообразного фтора на радикалы, которые затем могут вступить в реакцию с твердым криптоном. Известно, что в идеальных условиях максимальная производительность достигает 6 г/час. Для достижения оптимального выхода зазор между проволокой и твердым криптоном должен составлять 1 см, что приводит к градиенту температуры около 900 °C/см. Основным недостатком этого метода является количество электричества, которое необходимо пропустить через провод. Это опасно, если не настроено должным образом. [3] [7]
Структура
[ редактировать ]
Дифторид криптона может существовать в одной из двух возможных кристаллографических морфологий: α-фазе и β-фазе. β-KrF 2 обычно существует при температуре выше -80 °C, тогда как α-KrF 2 более стабилен при более низких температурах. [3] Элементарная ячейка α-KrF 2 является объемноцентрированной тетрагональной.
Реакции
[ редактировать ]Дифторид криптона — это, прежде всего, мощный окислитель и фторирующий агент, даже более мощный, чем элементарный фтор, поскольку Kr–F имеет меньшую энергию связи . Он имеет окислительно-восстановительный потенциал +3,5 В для пары KrF 2 /Kr, [ нужна ссылка ] что делает его самым мощным из известных окислителей. Однако гипотетический КрФ
4 могло бы быть еще сильнее [11] и тетрафторид никеля приближается к нему.
Например, дифторид криптона может окислять золото до его наивысшей известной степени окисления +5:
- 7 КрФ 2 + 2 Аи → 2 КрФ + AuF − 6 + 5 крон
КрФ +
На −
6 разлагается при 60 °C на фторид золота(V) , криптон и газообразный фтор: [12]
- [КрФ + ][AuF − 6 ] → AuF 5 + Kr + F 2
КрФ
2 также может напрямую окислять ксенон до гексафторида ксенона : [11]
- 3 КрF 2 + Xe → XeF 6 + 3 Кр
КрФ
2 используется для синтеза высокореактивного BrF. +
6 катион. [6] КрФ
2 реагирует с SbF
5 с образованием соли KrF +
СбФ −
6 ; КрФ +
катион способен окислять как BrF
5 и КФ
5 в БрФ +
6 и КФ +
6 соответственно. [13]
КрФ
2 также может реагировать с элементарным серебром с образованием AgF.
3 . [14] [15]
Облучение кристалла KrF 2 при 77 К γ-лучами приводит к образованию радикала монофторида криптона KrF• фиолетового цвета, который был идентифицирован по его ЭПР спектру . Радикал, захваченный кристаллической решеткой, стабилен неопределенно долго при 77 К, но разлагается при 120 К. [16]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Р.Д. Бербанк, В.Е. Фалконер и В.А. Сандер (1972). «Кристаллическая структура дифторида криптона при -80 ° C». Наука . 178 (4067): 1285–1286. дои : 10.1126/science.178.4067.1285 . ПМИД 17792123 . S2CID 96692996 .
- ^ Гросс, А.В.; Киршенбаум, А.Д.; Стренг, АГ; Стренг, Л.В. (1963). «Тетрафторид криптона: получение и некоторые свойства». Наука . 139 (3559): 1047–8. Бибкод : 1963Sci...139.1047G . дои : 10.1126/science.139.3559.1047 . ПМИД 17812982 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Леманн, Дж (1 ноября 2002 г.). «Химия криптона». Обзоры координационной химии . 233–234: 1–39. дои : 10.1016/S0010-8545(02)00202-3 .
- ^ Значения D e (F–KrF) и D e (F–Kr•) оцениваются сопоставимыми и составляют ~10-12 ккал/моль, тогда как Δ H (KrF + → НОК + + F•) оценивается в ~42 ккал/моль.
- ^ Jump up to: а б Кокетт, АХ; Смит, КК; Бартлетт, Нил (1973). Химия одноатомных газов: пергамские тексты по неорганической химии . Пергамон Пресс. ISBN 978-0-08-018782-2 .
- ^ Jump up to: а б Холлеман, Арнольд Фредерик; Виберг, Эгон (2001), Виберг, Нильс (ред.), Неорганическая химия , перевод Иглсона, Мэри; Брюэр, Уильям, Сан-Диего/Берлин: Academic Press/De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5
- ^ Jump up to: а б с Кинкед, ЮАР; Фитцпатрик-младший; Форопулос-младший; Киссан, Р.Дж.; Персон, Д. (1994). «3. Фотохимический и термический диссоциационный синтез дифторида криптона». Химия неорганического фтора: на пути к 21 веку . Сан-Франциско, Калифорния: Американское химическое общество. стр. 40–54. дои : 10.1021/bk-1994-0555.ch003 . ISBN 978-0-8412-2869-6 .
- ^ Маккензи, доктор медицинских наук; Фаджер, Дж. (1966). «Синтез соединений благородных газов протонной бомбардировкой». Неорганическая химия . 5 (4): 699–700. дои : 10.1021/ic50038a048 .
- ^ Сюй, Рурен; Пан, Вэньцинь; Хо, Цишэн (2010). Современная неорганическая синтетическая химия . Берлингтон: Elsevier Science. п. 54. ИСБН 9780444536006 . Проверено 8 апреля 2017 г.
- ^ Яффе, Марк (30 апреля 1995 г.). «Люсия В. Стренг, 85 лет; химик-новатор из Университета Темпл» . Филадельфийский исследователь . Архивировано из оригинала 16 марта 2016 года . Проверено 24 августа 2016 г.
- ^ Jump up to: а б В. Хендерсон (2000). Основная группа химии . Великобритания: Королевское химическое общество. п. 149 . ISBN 0-85404-617-8 .
- ^ Чарли Хардинг; Дэвид Артур Джонсон; Роб Джейнс (2002). Элементы p блока . Великобритания: Королевское химическое общество. п. 94. ИСБН 0-85404-690-9 .
- ^ Джон Х. Холлоуэй; Эрик Г. Хоуп (1998). А. Г. Сайкс (ред.). Достижения неорганической химии . Академическая пресса. стр. 60–61 . ISBN 0-12-023646-Х .
- ^ А. Эрншоу; Норман Гринвуд (1997). Химия элементов (2-е изд.). Эльзевир. п. 903. ИСБН 9780080501093 .
- ^ Бугон, Роланд (1984). «Синтез и свойства трифторида серебра AgF3». Неорганическая химия . 23 (22): 3667–3668. дои : 10.1021/ic00190a049 .
- ^ Фалконер, МЫ; Мортон-младший; Стренг, А.Г. (1 августа 1964 г.). «Спектр электронного спинового резонанса КрФ». Журнал химической физики . 41 (3): 902–903. Бибкод : 1964JChPh..41..902F . дои : 10.1063/1.1725990 . ISSN 0021-9606 .
Общее чтение
[ редактировать ]- Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .