Криптона дифторид - Krypton difluoride - Wikipedia

Криптона дифторид
Формула скелета дифторида криптона с размерностью
Модель заполнения пространства дифторида криптона
Имена
Название ИЮПАК
Криптона дифторид
Другие имена
Фторид криптона
Криптон (II) фторид
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ChemSpider
UNII
Характеристики
F2Kr
Молярная масса121.795 г · моль−1
ВнешностьБесцветные кристаллы (твердые)
Плотность3,24 г см−3 (твердый)
Реагирует
Структура
Телоцентрированный тетрагональный[1]
P42/ минм, № 136
а = 0,4585 нм, c = 0,5827 нм
Линейный
0 Д
Родственные соединения
Родственные соединения
Ксенон дифторид
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Криптона дифторид, KrF2 химическое соединение криптон и фтор. Это был первый сложный из криптон обнаруженный.[2] Это летучий, бесцветное твердое вещество. Структура KrF2 Молекула линейна, с расстояниями Kr-F 188,9 пм. Реагирует сильным Кислоты Льюиса с образованием солей KrF+ и Kr
2F+
3 катионы.[3]

Энергия атомизации KrF2 (KrF2 (г) → Kr(грамм) + 2F(грамм)) составляет 21,9 ккал / моль, что дает среднюю энергию связи Kr – F всего 11 ккал / моль,[4] самый слабый из выделяемых фторидов. Для сравнения, дифтор удерживается связью 36 ккал / моль. Следовательно, KrF2 является хорошим источником чрезвычайно реактивного и окисляющего атомарного фтора. Он термически нестабилен, его скорость разложения составляет 10% в час при комнатной температуре.[5] Дифторид криптона является эндотермическим, с теплотой образования 14,4 ± 0,8 ккал / моль, измеренной при 93 ° C.[5]

Синтез

Дифторид криптона можно синтезировать с использованием множества различных методов, включая электрический разряд, фотоионизация, горячая проволока и бомбардировка протонами. Продукт можно хранить при -78 ° C без разложения.[6]

Электрический разряд

Электрический разряд был первым методом получения дифторида криптона. Он также использовался в единственном когда-либо сообщенном эксперименте по производству тетрафторида криптона, хотя позже было показано, что идентификация тетрафторида криптона была ошибочной. Метод электрического разряда предполагает использование смесей F от 1: 1 до 2: 1.2 в Kr при давлении от 40 до 60 торр, а затем между ними возникает электрическая дуга. Может быть достигнута скорость почти 0,25 г / ч. Проблема с этим методом в том, что он ненадежен в отношении доходности.[3][7]

Бомбардировка протонами

Использование протонной бомбардировки для производства KrF2 имеет максимальную производительность около 1 г / ч. Это достигается бомбардировкой смесей Kr и F2 с 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 α-частиц, которые обычно поступают из циклотрон.[3][8]

Фотохимический

Впервые об успешном фотохимическом синтезе дифторида криптона сообщил Люсия В. Стренг в 1963 г. Об этом сообщил в 1975 г. Я. Сливник.[9][10][3] Фотохимический процесс производства KrF2 предполагает использование ультрафиолетового излучения и в идеальных условиях может производить 1,22 г / ч. Идеальные длины волн для использования находятся в диапазоне 303–313 нм. Более жесткое УФ-излучение пагубно влияет на производство KrF.2. Использование стекла Pyrex, Vycor или кварца значительно увеличит выход продукции, поскольку все они блокируют более жесткий ультрафиолетовый свет. В серии экспериментов, проведенных S.A Kinkead et al., Было показано, что кварцевая вставка (УФ-отсечка 170 нм) производила в среднем 158 мг / ч, Vycor 7913 (УФ-отсечка 210 нм) производила в среднем 204 мг / ч, а Pyrex 7740 (отсечка УФ 280 нм) производил в среднем 507 мг / ч. Из этих результатов видно, что ультрафиолетовый свет с более высокой энергией значительно снижает выход. Идеальные условия для производства KrF2 в результате фотохимического процесса возникают, когда криптон является твердым веществом, а фтор - жидкостью, что происходит при температуре 77 К. Самая большая проблема этого метода заключается в том, что он требует обращения с жидким F2 и возможность его высвобождения, если он окажется под избыточным давлением.[3][7]

Горячий провод

Метод горячей проволоки для производства KrF2 использует криптон в твердом состоянии с горячей проволокой, проходящей на расстоянии нескольких сантиметров от него, поскольку газообразный фтор затем проходит мимо проволоки. В проводе протекает большой ток, в результате чего температура достигает 680 ° C. Это вызывает расщепление газообразного фтора на его радикалы, которые затем могут вступать в реакцию с твердым криптоном. Известно, что в идеальных условиях максимальный выход составляет 6 г / ч. Для достижения оптимального выхода зазор между проволокой и твердым криптоном должен составлять 1 см, что создает температурный градиент около 900 ° C / см. Основным недостатком этого метода является количество электричества, которое должно пройти через провод. Это опасно при неправильной настройке.[3][7]

Структура

β-KrF2

Дифторид криптона может существовать в одной из двух возможных кристаллографических морфологий: α-фаза и β-фаза. β-KrF2 обычно существует при температуре выше −80 ° C, в то время как α-KrF2 более стабилен при более низких температурах.[3] Элементарная ячейка α-KrF2 тетрагонально с центром в теле.

Химия

Дифторид криптона - это прежде всего мощный окислитель и фторирующий агент: например, он может окислять золото до его наивысшей известной степени окисления +5. Он более мощный даже, чем элементарный фтор из-за еще более низкой энергии связи Kr – F по сравнению с F – F, с окислительно-восстановительным потенциалом +3,5 В для KrF.2/ Kr, что делает его самым мощным известным окислителем, хотя KrF
4 может быть даже сильнее:[11]

7 KrF
2 (г) + 2 Au (т) → 2 KrF+
AuF−
6 (т) + 5 Кр (г)

KrF+
AuF−
6 разлагается при 60 ° C на фторид золота (V) а также газы криптон и фтор:[12]

KrF+
AuF−
6 → AuF
5 (т) + Kr (г) + F
2 (грамм)

KrF
2 может также непосредственно окислять ксенон к гексафторид ксенона:[11]

3 KrF
2 + Хе → XeF
6 + 3 Кр

KrF
2 используется для синтеза высокореакционного BrF+
6 катион.[6] KrF
2 реагирует с SbF
5 с образованием соли KrF+
SbF−
6; KrF+
 катион способен окислять как BrF
5 и ClF
5 в BrF+
6 и ClF+
6, соответственно.[13]

KrF
2 способен окислять серебро к его +3 степень окисления, реагируя с элементарным серебром или с AgF производить AgF
3.[14][15]

Облучение кристалла KrF2 при 77 К с γ-лучами приводит к образованию радикала монофторида криптона, KrF •, частицы фиолетового цвета, которая была идентифицирована по его СОЭ спектр. Захваченный в кристаллической решетке радикал бесконечно стабилен при 77 К, но разлагается при 120 К.[16]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Р. Д. Бербанк, В. Э. 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. PMID  17792123.
  2. ^ Grosse, A. V .; Киршенбаум, А.Д .; Streng, A. G .; Streng, Л. В. (1963). «Тетрафторид криптона: получение и некоторые свойства». Наука. 139 (3559): 1047–8. Bibcode:1963Научный ... 139.1047G. Дои:10.1126 / science.139.3559.1047. PMID  17812982.
  3. ^ а б c d е ж грамм Леманн, Дж. (1 ноября 2002 г.). «Химия криптона». Обзоры координационной химии. 233–234: 1–39. Дои:10.1016 / S0010-8545 (02) 00202-3.
  4. ^ Ценности Dе(F – KrF) и Dе(F – Kr •) оцениваются как сопоставимые и составляют ~ 10-12 ккал / моль, в то время как ΔЧАС(KrF+ → Kr+ + F •) оценивается в ~ 42 ккал / моль.
  5. ^ а б Cockett, A.H .; Smith, K. C .; Бартлетт, Нил (1973). Химия одноатомных газов: пергамские тексты в неорганической химии. Pergamon Press. ISBN  978-0-08-018782-2.
  6. ^ а б Холлеман, Арнольд Фредерик; Виберг, Эгон (2001), Виберг, Нильс (ред.), Неорганическая химия, переведенный Иглсоном, Мэри; Брюэр, Уильям, Сан-Диего / Берлин: Academic Press / De Gruyter, ISBN  0-12-352651-5
  7. ^ а б c Kinkead, S.A .; Фитцпатрик, Дж. Р .; Foropoulos, J. Jr .; Kissane, R.J .; Пурсон, Д. (1994). «3. Фотохимический и термический диссоциативный синтез дифторида криптона». Химия неорганического фтора: к XXI веку. Сан-Франциско, Калифорния: Американское химическое общество. С. 40–54. Дои:10.1021 / bk-1994-0555.ch003. ISBN  978-0-8412-2869-6.
  8. ^ MacKenzie, D. R .; Фаджер, Дж. (1966). «Синтез соединений благородных газов протонной бомбардировкой». Неорганическая химия. 5 (4): 699–700. Дои:10.1021 / ic50038a048.
  9. ^ Сюй, Рурэн; Пан, Вэньцинь; Хо, Цишэн (2010). Современная неорганическая синтетическая химия. Берлингтон: Elsevier Science. п. 54. ISBN  9780444536006. Получено 8 апреля 2017.
  10. ^ Джаффе, Марк (30 апреля 1995 г.). "Люсия В. Стренг, 85 лет; химик-новатор Темплского университета". The Philadelphia Inquirer. Архивировано из оригинал 16 марта 2016 г.. Получено 24 августа 2016.
  11. ^ а б У. Хендерсон (2000). Химия основной группы. Великобритания: Королевское химическое общество. п.149. ISBN  0-85404-617-8.
  12. ^ Чарли Хардинг; Дэвид Артур Джонсон; Роб Джейнс (2002). Элементы п блокировать. Великобритания: Королевское химическое общество. п. 94. ISBN  0-85404-690-9.
  13. ^ Джон Х. Холлоуэй; Эрик Г. Хоуп (1998). Сайкс А.Г. (ред.). Успехи неорганической химии. Академическая пресса. стр.60 –61. ISBN  0-12-023646-X.
  14. ^ А. Эрншоу; Норман Гринвуд (1997). Химия элементов (2-е изд.). Эльзевир. п. 903. ISBN  9780080501093.
  15. ^ Бугон, Роланд (1984). «Синтез и свойства трифторида серебра AgF3». Неорганическая химия. 23 (22): 3667–3668. Дои:10.1021 / ic00190a049.
  16. ^ Falconer, W. E .; Morton, J. R .; Стренг, А. Г. (1964-08-01). «Спектр электронного спинового резонанса KrF». Журнал химической физики. 41 (3): 902–903. Bibcode:1964ЖЧФ..41..902Ф. Дои:10.1063/1.1725990. ISSN  0021-9606.

Общее чтение

внешняя ссылка