Ksenon diflorür - Xenon difluoride

ksenon diflorür
XeF 4 kristalleri. 1962.
ksenon diflorür
ksenon diflorür
Ksenon-diflorür-xtal-3D-vdW.png
İsimler
IUPAC adları
Ksenon diflorür
Ksenon(II) florür
tanımlayıcılar
3B model ( JSmol )
Kimyasal Örümcek
ECHA Bilgi Kartı 100.033.850 Bunu Vikiveri'de düzenleyin
ÜNİİ
  • InChI=1S/F2Xe/c1-3-2 KontrolY
    Anahtar: IGELFKKMDLGCJO-UHFFFAOYSA-N KontrolY
  • InChI=1/F2Xe/c1-3-2
    Anahtar: IGELFKKMDLGCJO-UHFFFAOYAE
  • F[Xe]F
Özellikler
F 2 Xe
Molar kütle 169.290  g·mol -1
Dış görünüş Beyaz katı
Yoğunluk 4.32 g / cc 3. Katı
Erime noktası 128,6 °C (263,5 °F; 401,8 K)
25 g/L (0 °C)
Buhar basıncı 6.0 × 10 2  Pa
Yapı
paralel lineer XeF 2 ünite
Doğrusal
0 D
Termokimya
Std molar
entropi ( S o 298 )
254 J·mol -1 ·K -1
Std
oluşum entalpisi (Δ f H ⦵ 298 )
−108 kJ·mol -1
Tehlikeler
Ana tehlikeler Maruz kalan dokular için aşındırıcıdır. Nem ile temas ettiğinde toksik bileşikleri serbest bırakır.
Güvenlik Bilgi Formu PELCHEM MSDS
NFPA 704 (ateş elmas)
Bağıntılı bileşikler
Diğer anyonlar
Ksenon diklorür
Ksenon dibromür
Diğer katyonlar
Kripton diflorür
Radon diflorür
Bağıntılı bileşikler
 Ksenon tetraflorür
Ksenon heksaflorür
Aksi belirtilmedikçe, veriler standart durumdaki malzemeler için verilmiştir (25 °C [77 °F], 100 kPa'da).
KontrolY doğrulamak  ( nedir   ?) KontrolY☒n
Bilgi kutusu referansları

Ksenon diflorür , XeF kimyasal formülüne sahip güçlü bir florlama maddesidir.
2ve en kararlı ksenon bileşiklerinden biridir . Çoğu kovalent inorganik florür gibi neme duyarlıdır. Bu ayrışır ile temas halinde hafif ya da su buharı ama depolama aksi kararlıdır. Ksenon diflorür yoğun, renksiz kristal bir katıdır.

Mide bulandırıcı bir kokuya ve düşük buhar basıncına sahiptir .

Yapı

Ksenon diflorür, Xe–F bağ uzunluğuna sahip lineer bir moleküldür.Buhar aşamasında 197.73 ± 0.15  pm ve katı fazda 200 pm. Katı XeF'de paketleme düzeni
2komşu moleküllerin flor atomlarının her XeF'nin ekvator bölgesinden kaçındığını gösterir.
2molekül. Bu , ksenon atomunun ekvator bölgesi çevresinde 3 çift bağlanmayan elektron olduğunu öngören VSEPR teorisinin öngörüsüyle uyumludur .

Yüksek basınçlarda, ksenon diflorürün yeni, moleküler olmayan formları elde edilebilir. ~ 50 bir basınç altında  GPa , XeF
2XeF'den oluşan bir yarı iletkene dönüşür
4grafit gibi iki boyutlu bir yapıya bağlı birimler . 70 GPa'nın üzerindeki daha yüksek basınçlarda, metalik hale gelir ve XeF içeren üç boyutlu bir yapı oluşturur .
8birimler. Ancak, yakın tarihli bir teorik çalışma, bu deneysel sonuçlar hakkında şüphe uyandırdı.

Xe-F bağları zayıftır. XeF 2'nin toplam bağ enerjisi 267,8 kJ/mol (64,0 kcal/mol), birinci ve ikinci bağ enerjileri sırasıyla 184,1 kJ/mol (44,0 kcal/mol) ve 83,68 kJ/mol (20,00 kcal/mol). Bununla birlikte, XeF 2 çok daha sağlam KrF daha 2 sadece 92.05 kJ / mol, toplam bağ enerjisini (22.00 kcal / mol) sahiptir.

Kimya

sentez

Sentez basit reaksiyonla ilerler:

Xe + F 2 → XeF 2

Reaksiyon ısı, ışınlama veya elektrik deşarjı gerektirir. Ürün sağlam. Bir vakum hattı kullanılarak fraksiyonel damıtma veya seçici yoğunlaştırma ile saflaştırılır .

XeF 2'nin ilk yayınlanan raporu Ekim 1962'de Chernick ve diğerleri tarafından yapıldı. Daha sonra yayınlanan etmiş olsa da, XeF 2 muhtemelen ilk oluşturulan Rudolf Hoppe de Münster University bir elektrik deşarjı flor ve Xenon gaz karışımları reaksiyona sokulması ile, ilk olarak 1962 yılında, Almanya. Bu raporlardan kısa bir süre sonra, Argonne Ulusal Laboratuvarı'ndan Weeks, Cherwick ve Matheson, eşit miktarda ksenon ve flor gazlarının bir ultraviyole kaynağı tarafından ışınlama üzerine düşük basınçta reaksiyona girdiği, şeffaf alümina pencereli tamamen nikel bir sistem kullanılarak XeF 2 sentezini bildirdiler. XeF 2 vermek . Williamson, reaksiyonun güneş ışığını kaynak olarak kullanan kuru bir Pyrex cam ampulde atmosfer basıncında eşit derecede iyi çalıştığını bildirdi . Sentezin bulutlu günlerde bile çalıştığı kaydedildi.

Önceki sentezlerde, flor gazı reaktantı hidrojen florürü uzaklaştırmak için saflaştırılmıştı . Šmalc ve Lutar, bu adım atlanırsa reaksiyon hızının orijinal hızın dört katında ilerlediğini buldu.

1965 yılında ksenon gazının dioksijen diflorür ile reaksiyona sokulmasıyla da sentezlendi .

çözünürlük

XeF
2BrF gibi çözücülerde çözünür
5, BrF
3, EĞER
5, susuz hidrojen florür ve asetonitril , indirgeme veya oksidasyon olmadan. Hidrojen florürdeki çözünürlük, 29.95 °C'de 100 g HF başına 167 g'da yüksektir.

türetilmiş ksenon bileşikleri

Diğer ksenon bileşikleri, ksenon diflorürden türetilebilir. Kararsız organoksenon bileşiği Xe(CF)
3)
2CF üretmek için heksafloroetan ışınlanarak yapılabilir•
3 radikaller ve gazı XeF üzerinden geçirme
2. Elde edilen mumsu beyaz katı, oda sıcaklığında 4 saat içinde tamamen ayrışır.

XeF + katyonu, ksenon diflorürün aşırı sıvı antimon pentaflorür ( SbF) gibi güçlü bir florür alıcısı ile birleştirilmesiyle oluşturulur.
5):

XeF
2+ SBF
5→ XeF+
+ SBF-
6

Bu uçuk sarı çözeltiye 2-3 atmosferlik bir basınçta ksenon gazı eklenmesi paramanyetik Xe içeren yeşil bir çözelti üretir.+
2Xe−Xe bağı içeren iyon: ("apf", sıvı SbF içindeki çözeltiyi belirtir
5)

3 Xe (g) + XeF+
(apf) + SbF
5(l) ⇌ 2  Xe+
2(apf) + SbF-
6(apf)

Bu reaksiyon tersine çevrilebilir; çözeltiden iksenon gazının neden olur kaldırma Xe+
2iyon, ksenon gazına ve XeF'ye dönecek+
ve çözeltinin rengi soluk sarıya döner.

Sıvı HF varlığında , -30 °C'de yeşil çözeltiden koyu yeşil kristaller çökeltilebilir:

Xe+
2(apf) + 4  SbF-
6(apf) → Xe+
2Sb
4F-
21(ler) + 3  F-
(apf)

X-ışını kristalografisi , bu bileşikteki Xe–Xe bağ uzunluğunun 309  pm olduğunu gösterir , bu da çok zayıf bir bağa işaret eder. Xe+
2iyon I ile izoelektronik-
2 aynı zamanda koyu yeşil olan iyon.

koordinasyon kimyası

XeF 2 molekülündeki bağlanma , üç merkezli dört elektronlu bağ modeli ile yeterince açıklanmaktadır .

XeF 2 bir şekilde hareket edebilir bir ligand olarak koordinasyon kompleksleri metallerin. Örneğin, HF çözümünde:

Mg(AsF 6 ) 2 + 4 XeF 2 → [Mg(XeF 2 ) 4 ](AsF 6 ) 2

Kristalografik analiz, magnezyum atomunun 6 flor atomuyla koordineli olduğunu gösterir. Flor atomlarından dördü dört ksenon diflorür ligandına atfedilirken diğer ikisi bir çift cis - AsF'dir.-
6 ligandlar.

Benzer bir reaksiyon:

Mg(AsF 6 ) 2 + 2 XeF 2 → [Mg(XeF 2 ) 2 ](AsF 6 ) 2

Bu ürünün kristal yapıda magnezyum atomu sekizgen olarak koordine ve XeF 2 ligandları ise eksenel olarak ASF-
6 ligandlar ekvatordur.

[M x (XeF 2 ) n ](AF 6 ) x formundaki ürünlerle bu tür birçok reaksiyon gözlemlenmiştir, burada M kalsiyum , stronsiyum , baryum , kurşun , gümüş , lantan veya neodimyum ve A arsenik olabilir , antimon veya fosfor .

2004 yılında, katyonik merkezler parçası XeF yalnızca tarafından koordine edildi solvat sentez sonucu 2 flor atomu yayınlanmıştır. Reaksiyon şu şekilde yazılabilir:

2 Ca(AsF 6 ) 2 + 9 XeF 2 → Ca 2 (XeF 2 ) 9 (AsF 6 ) 4 .

Bu reaksiyon, büyük miktarda ksenon diflorür gerektirir. Tuz yapısı Ca yarısı şekildedir 2+ diğer Ca ise iyonları, ksenon diflorür flüor atomları ile koordine edilmektedir 2+ iyonları XeF tarafından koordine edilir 2 ve ASF-
6.

Uygulamalar

Bir florlama maddesi olarak

Ksenon diflorür, güçlü bir florlayıcı ve oksitleyici ajandır. Florür iyon alıcıları ile XeF oluşturur+
ve Xe
2F+
3 daha da güçlü florlayıcı olan türler.

Ksenon diflorürün maruz kaldığı florlama reaksiyonları arasında şunlar bulunur:

  • Oksidatif florlama :
Ph 3 TeF + XeF 2 → Ph 3 TeF 3 + Xe
  • İndirgeyici florlama :
2 CrO 2 F 2 + XeF 2 → 2 CrOF 3 + Xe +O 2
  • Aromatik florlama :
Fluor1.png
Fluor2.png
  • Alken florlama :
Fluor3.png
  • Radikal dekarboksilatif florlama reaksiyonlarında radikal florlama,ksenon diflorürün radikal ara ürünü ve ayrıca flor transfer kaynağını oluşturmak için kullanıldığı Hunsdiecker tipi reaksiyonlarda ve aril silanlardan aril radikallerinin üretilmesinde:
Xe dekarboksilasyon.tif
Xe silanes.tif

XeF
2hangi atomu florlaştırdığı konusunda seçicidir, bu da onu organik bileşiklerdeki diğer ikame edicilere dokunmadan heteroatomları florlamak için yararlı bir reaktif haline getirir. Örneğin, arsenik atomunu trimetilarsin içinde florlaştırır , ancak metil gruplarına dokunmadan bırakır :

(CH
3)
3As + XeF
2→ (CH
3)
3asF
2 + Xe

XeF 2 Benzer hazırlamak için kullanılabilir , N yararlı organik sentez (örneğin, flor transfer reaktifleri olarak -fluoroammonium tuzlarını Selectfluor ilgili üçüncül amin):

[R-+n(CH 2 CH 2 ) 3 N : ][ BF-
4] + XeF 2 + NaBF 4 → [R–+n(CH 2 CH 2 ) 3+n–F][ BF-
4] 2 + NaF + Xe

XeF
2ayrıca karboksilik asitleri oksidatif olarak karşılık gelen floroalkanlara dekarboksile eder :

RCOOH + XeF 2 → RF + CO 2 + Xe + HF

Silikon tetraflorürün , XeF ile florlamada bir katalizör görevi gördüğü bulunmuştur.
2.

Bir dağcı olarak

Ksenon diflorür ayrıca , ilk olarak 1995'te gösterildiği gibi , özellikle mikroelektromekanik sistemlerin (MEMS) üretiminde silikon için izotropik gazlı bir aşındırıcı olarak kullanılır . Ticari sistemler, bir genleşme odalı darbeli aşındırma kullanır Brazzle, Dokmeci, et al. bu süreci tanımlayın:

Aşındırma mekanizması aşağıdaki gibidir. İlk olarak, XeF 2 silikon yüzeyinde ksenon ve flor atomlarına adsorbe olur ve ayrışır. Flor, silikon aşındırma işleminde ana aşındırıcıdır. XeF ile silikon tarif Reaksiyon 2 olduğu

2 XeF 2 + Si → 2 Xe + SiF 4

XeF 2 nispeten yüksek bir aşındırma oranına sahiptir ve silikonu aşındırmak için iyon bombardımanı veya harici enerji kaynakları gerektirmez .

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar