Фторид кислорода
Фториды кислорода это соединения элементов кислорода – и фтора общей формулы On = от 1 до F 2 , где n 6. Известно множество различных фторидов кислорода:
- Монофторид кислорода (OF)
- Дифторид кислорода ( ИЗ 2 )
- Дифторид дикислорода ( О 2 Ж 2 )
- Дифторид трикислорода или дифторид озона ( О 3 Ж 2 ) [ 1 ] [ 2 ]
- Тетракислород дифторид ( О 4 Ж 2 ) [ 3 ]
- Дифторид пентакислорода ( О 5 Ж 2 )
- Гексакислород дифторид ( О 6 Ж 2 ) [ 4 ]
- Диоксид монофторид или фторпероксил ( О 2 Ф )
Фториды кислорода являются сильными окислителями с высокой энергией и могут выделять свою энергию мгновенно или с контролируемой скоростью. Таким образом, эти соединения привлекли большое внимание в качестве потенциального топлива в реактивных двигательных системах . [ 5 ]
Синтез, свойства и реакции
[ редактировать ]Дифторид кислорода ( ИЗ 2 )
[ редактировать ]
Распространенный препаративный метод включает фторирование гидроксида натрия :
- 2 F 2 + 2 NaOH → OF 2 + 2 NaF + H 2 O
OF 2 представляет собой бесцветный газ при комнатной температуре и желтую жидкость при температуре ниже 128 К. Дифторид кислорода имеет раздражающий запах и ядовит. [ 3 ] Количественно реагирует с водными галогенкислотами с образованием свободных галогенов :
- OF 2 + 4 HCl → 2 Cl 2 + 2 HF + 2 H 2 O
Он также может вытеснять галогены из их солей. [ 3 ] Это одновременно эффективный фторирующий агент и сильный окислитель . При взаимодействии с ненасыщенными фторидами азота при помощи электрического разряда образуются трифторид азота , оксиды фторидов и другие оксиды. [ 6 ] [ 7 ]
Дифторид дикислорода ( О 2 Ж 2 )
[ редактировать ]
O 2 F 2 выпадает в осадок в виде коричневого твердого вещества при УФ-облучении смеси жидкостей. О 2 и F 2 и −196 °С. [ 8 ] Также кажется, что он стабилен только при температуре ниже -160 ° C. [ 9 ] Общим методом получения многих фторидов кислорода является газофазный электрический разряд в холодных емкостях, в том числе О 2 Ф 2 . [ 10 ]
- O 2 + F 2 → O 2 F 2 (электрический разряд, 183 °С)
Обычно это оранжево-желтое твердое вещество, которое быстро разлагается до О 2 и Температура кипения F 2 близка к нормальной температуре около 216 К. [ 3 ]
O 2 F 2 бурно реагирует с красным фосфором даже при -196°С. Взрывы также могут произойти, если фреон-13 . для смягчения реакции используется [ 9 ]
Дифторид трикислорода или дифторид озона ( О 3 Ж 2 )
[ редактировать ]
O 3 F 2 — вязкая жидкость кроваво-красного цвета. Он остается жидким при 90 К, поэтому его можно отличить от O 2 F 2 имеет температуру плавления около 109 К. [ 11 ] [ 3 ]
Как и другие фториды кислорода, O 3 F 2 эндотермичен и разлагается при температуре около 115 К с выделением тепла, что определяется следующей реакцией:
- 2 О 3 Ж 2 → О 2 + 2 О 2 Ж 2
O 3 F 2 безопаснее работать, чем озон , и может испаряться, термически разлагаться или подвергаться воздействию электрических искр без каких-либо взрывов. Но при контакте с органическими веществами или окисляемыми соединениями он может детонировать или взорваться. Таким образом, добавление даже одной капли дифторида озона к твердому безводному аммиаку приведет к легкому взрыву, когда они оба имеют температуру 90 К каждый. [ 3 ]
Фторопероксил
[ редактировать ]Фторопероксил представляет собой такую молекулу, как O–O–F, химическая формула которой : O 2 F и стабилен только при низкой температуре. Сообщается, что он производится из атомарного фтора и дикислорода. [ 12 ]
- О 2 + Ф → О 2 Ф
Общее получение поликислороддифторидов
[ редактировать ]| Уравнение реакции [ 6 ] | О 2 : F 2 по объему | Текущий | Температура ванны (°C) |
|---|---|---|---|
| О 2 + Ф 2 ⇌ О 2 Ф 2 | 1:1 | 10 – 50 мА | ~ -196° |
| 3 О 2 + 2 Ж 2 ⇌ 2 О 3 Ж 2 | 3:2 | 25–30 мА | ~ -196° |
| 2 О 2 + Ф 2 ⇌ О 4 Ф 2 | 2:1 | 4–5 мА | ~ -205° |
Воздействие на озон
[ редактировать ]Кислород- и фторсодержащие радикалы, такие как O 2 F и OF встречаются в атмосфере. Они, наряду с другими галогенными радикалами, участвуют в разрушении озона в атмосфере. Однако предполагается, монофторида кислорода что радикалы не играют такой большой роли в разрушении озонового слоя, поскольку считается, что свободные атомы фтора в атмосфере реагируют с метаном с образованием плавиковой кислоты , которая выпадает в осадок во время дождя. Это уменьшает доступность свободных атомов фтора для атомов кислорода, которые могут взаимодействовать с молекулами озона и разрушать их. [ 13 ]
- О 3 + Ф → О 2 + ОФ
- О + ОФ → О 2 + Ф
Чистая реакция:
- О3 → + О 2О2
Гиперголическое топливо
[ редактировать ]Несмотря на низкую растворимость O 3 F 2 в жидком кислороде, как было показано, гиперголичен с большинством ракетного топлива. Механизм заключается в выпаривании кислорода из раствора, содержащего O 3 F 2 , что делает его более реактивным для самопроизвольной реакции с ракетным топливом. Степень реактивности также зависит от типа используемого топлива. [ 3 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Соломон, Эй-Джей; и др. (1968). «Дополнительные исследования относительно существования O 3 F 2 ». Журнал Американского химического общества . 90 (20): 5408–5411. дои : 10.1021/ja01022a014 .
- ^ Мисочко, Евгений Я; Александр В. Акимов; Чарльз А. Уайт (1999). «Инфракрасное спектроскопическое наблюдение стабилизированного промежуточного комплекса FO 3, образующегося в результате реакции мобильных атомов фтора с молекулами озона, запертыми в матрице аргона». Журнал физической химии А. 103 (40): 7972–7977. Бибкод : 1999JPCA..103.7972M . дои : 10.1021/jp9921194 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Стренг, А.Г. (1963). «Фториды кислорода». Химические обзоры . 63 (6): 607–624. дои : 10.1021/cr60226a003 .
- ^ Стренг, АГ; А. В. Гроссе (1966). «Два новых фторида кислорода, O 5 F 2 и O 6 F 2 ». Журнал Американского химического общества . 88 : 169–170. дои : 10.1021/ja00953a035 .
- ^ Ягер, Сюзанна; и др. (1986). «Фтор и кислород». Фтор . Берлин, Гейдельберг: Springer. стр. 1–161.
- ^ Перейти обратно: а б Никитин Игорь Васильевич; В. Я. Розоловский (1971). «Фториды кислорода и диоксигенильные соединения». Российское химическое обозрение . 40 (11): 889–900. Бибкод : 1971RuCRv..40..889N . дои : 10.1070/rc1971v040n11abeh001981 . S2CID 250903149 .
- ^ Лоулесс, Эдвард В.; Иван С. Смит (1968). Неорганические высокоэнергетические окислители: синтез, строение и свойства . М. Деккер.
- ^ Маркс, Руперт; Конрад Зеппельт (2015). «Структурные исследования фторидов кислорода». Транзакции Далтона . 44 (45): 19659–19662. дои : 10.1039/c5dt02247a . ПМИД 26351980 .
- ^ Перейти обратно: а б Соломон, Ирвин Дж. Исследования по химии О 3 F 2 и О 2 Ф 2 . № IITRI-C227-6. ИИТ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТ, ЧИКАГО, Иллинойс, 1964 г.
- ^ Гетшель, Чарльз Т.; и др. (1969). «Низкотемпературная радиационная химия. I. Получение фторидов кислорода и диоксигенилтетрафторбората». Журнал Американского химического общества . 91 (17): 4702–4707. дои : 10.1021/ja01045a020 .
- ^ Де Марко, Рональд А. и Жанна М. Шрив. «Фторированные пероксиды». Достижения неорганической химии и радиохимии . Том. 16. Академик Пресс, 1974. 109-176.
- ^ JLLyman и Р. Холланд, J. Phys. хим. , 1988 , 92, 7232.
- ^ Франциско Дж.С. (1993). «Изначальное исследование значения промежуточного соединения HOOF в реакциях сочетания с участием видов FOO x и HO x». Журнал химической физики . 98 (3): 2198–2207. Бибкод : 1993JChPh..98.2198F . дои : 10.1063/1.464199 .