Тетрафтораммоний - Tetrafluoroammonium

2D модель иона тетрафтораммония

В тетрафтораммоний катион (также известен как перфтораммоний) представляет собой положительно заряженный многоатомный ион с химическая формула NF+
4. Это эквивалентно аммоний ion, где водород атомы, окружающие центральную азот атом были заменены на фтор.[1] Ион тетрафтораммония является изоэлектронный с тетрафторметан CF
4, оксид трифторамина НА 'F
3 и тетрафторборат BF−
4 анион.

Ион тетрафтораммония образует соли с большим разнообразием фторсодержащих анионов. К ним относятся бифторид анион (HF−
2), тетрафторбромат (BrF−
4), пентафториды металлов (MF−
5 где M - Ge, Sn, или же Ti ), гексафториды (MF−
6 где M - п, В качестве, Sb, Би, или же Pt ), гептафториды (MF−
7 где M - W, U, или же Xe ), октафториды (XeF2−
8),[2] различные оксифториды (MF
5О−
 где M - W или U; FSO−
3, BrF
4О−
), и перхлорат (ClO−
4).[3] Попытки сделать нитрат соль, NF
4НЕТ
3, оказались безуспешными из-за быстрого фторирования: NF+
4 + НЕТ−
3 → NF
3 + FONO
2.[4]

Структура

Геометрия иона тетрафтораммония: четырехгранный, с расчетной длиной азот-фторной связи 124вечера. Все атомы фтора находятся в эквивалентных положениях.[5]

Синтез

Соли тетрафтораммония получают окислением трифторид азота с фтор при наличии сильного Кислота Льюиса который действует как фторид акцептор ионов. В оригинальном синтезе Толберга, Рьюика, Стрингема и Хилла в 1966 г. пентафторид сурьмы как кислота Льюиса:[5]

NF
3 + F
2 + SbF
5 → NF
4SbF
6

Гексафторарсенатную соль также получали аналогичной реакцией с пентафторид мышьяка при 120 ° C:[5]

NF
3 + F
2 + AsF
5 → NF
4AsF
6

Реакция трифторида азота с фтором и трифторид бора при 800 ° C дает тетрафторборатную соль:[6]

NF
3 + F
2 + BF
3 → NF
4BF
4

NF+
4 соли также можно получить фторированием NF
3 с дифторид криптона (KrF
2) и фториды вида MF
п, где M представляет собой Sb, Nb, Pt, Ti или B. Например, реакция NF
3 с KrF
2 и TiF
4 дает [NF+
4]
2TiF2−
6.[7]

Многие соли тетрафтораммония можно получить с реакции метатезиса.

Реакции

Соли тетрафтораммония чрезвычайно гигроскопичный. В NF+
4 ион легко гидролизованный в трифторид азота, ЧАС
2F+
, и кислород газ:

2 NF+
4 + 2 ЧАС
2О → 2 NF
3 + 2 ЧАС
2F+
 + О
2

Немного пероксид водорода (ЧАС
2О
2) также образуется в ходе этого процесса.[5]

Реакция NF+
4SbF−
6 с щелочной металл выход нитратов нитрат фтора, FONO
2.[4]

Характеристики

Поскольку соли тетрафтораммония разрушаются водой, воду нельзя использовать в качестве растворителя. Вместо безводного фтороводород или же пентафторид брома можно использовать в качестве растворителя для растворения этих солей.[8]

Соли тетрафтораммония обычно не имеют окраски. Однако некоторые окрашены из-за наличия в них других элементов. Красные соли включают (NF+
4)
2CrF2−
6, (NF+
4)
2NiF2−
6 и (NF+
4)
2PtF2−
6. (NF+
4)
2MnF2−
6, NF+
4UF−
7, NF+
4UOF−
5 и NF+
4XeF−
7 желтые.[8]

Приложения

NF+
4 соли важны для твердого топлива NF
3–F
2 газовые генераторы. Они также используются в качестве реагентов для электрофильное фторирование ароматических соединений в органическая химия.[5] Его соли также являются достаточно сильными фторирующими агентами, чтобы реагировать с метаном.[9]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Никитин, И. В .; Росоловский В.Ю. (1985). «Соли тетрафтораммония». Российские химические обзоры. 54 (5): 426. Bibcode:1985RuCRv..54..426N. Дои:10.1070 / RC1985v054n05ABEH003068.
  2. ^ Christe, K. O .; Уилсон, В. В. (1982). «Перфтораммониевые и щелочные соли анионов гептафтороксенона (VI) и октафтороксенона (VI)». Неорганическая химия. 21 (12): 4113–4117. Дои:10.1021 / ic00142a001.
  3. ^ Christe, K. O .; Уилсон, В. В. (1986). «Синтез и характеристика тетрафтораммония (1+) тетрафторбромата (1-) и тетрафтораммония (1+) тетрафтороксобромата (1-)». Неорганическая химия. 25 (11): 1904–1906. Дои:10.1021 / ic00231a038.
  4. ^ а б Hoge, B .; Кристе, К. О. (2001). «Об устойчивости NF+
    4    НЕТ−
    3     и новый синтез нитрата фтора ». Журнал химии фтора. 110 (2): 87–88. Дои:10.1016 / S0022-1139 (01) 00415-8.
  5. ^ а б c d е Сайкс, А. Г. (1989). Успехи неорганической химии. Академическая пресса. ISBN  0-12-023633-8.
  6. ^ Патнаик, Прадёт (2002). Справочник неорганических химикатов. McGraw-Hill Professional. ISBN  0-07-049439-8.
  7. ^ Джон Х. Холлоуэй; Эрик Г. Хоуп (1998). Сайкс А.Г. (ред.). Успехи неорганической химии. Академическая пресса. стр.60 –61. ISBN  0-12-023646-X.
  8. ^ а б Сайкс, А. Г. (1989-07-17). Успехи неорганической химии. Академическая пресса. п. 154. ISBN  9780080578828. Получено 22 июн 2014.
  9. ^ Olah, George A .; Харц, Николай; Расул, Голам; Ван, Ци; Пракаш, Г. К. Сурья; Казанова, Джозеф; Кристе, Карл О. (1994-06-01). "Электрофильное фторирование метана солями, эквивалентными" F + "N2F + и NF4 +". Журнал Американского химического общества. 116 (13): 5671–5673. Дои:10.1021 / ja00092a018. ISSN  0002-7863.