Difluorek kryptonu
|
|||
| Nazwy | |||
|---|---|---|---|
|
nazwa IUPAC
Difluorek kryptonu
|
|||
| Inne nazwy Fluorek kryptonu Fluorek kryptonu(II). |
|||
| Identyfikatory | |||
|
Model 3D ( JSmol )
|
|||
| ChemSpider | |||
|
Identyfikator klienta PubChem
|
|||
| UNII | |||
|
Pulpit nawigacyjny CompTox ( EPA )
|
|||
|
|||
|
|||
| Nieruchomości | |||
| F 2 Kr | |||
| Masa cząsteczkowa | 121,795 g·mol -1 | ||
| Wygląd | Bezbarwne kryształy (stałe) | ||
| Gęstość | 3,24 g cm -3 (ciało stałe) | ||
| Reaguje | |||
| Struktura | |||
| Czworokąt skoncentrowany na ciele | |||
| P4 2 /mnm, nr 136 | |||
|
a = 0,4585 nm, c = 0,5827 nm
|
|||
| Liniowy | |||
| 0 D | |||
| Związki pokrewne | |||
|
Związki pokrewne
|
Difluorek ksenonu | ||
|
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa).
|
|||
Difluorek kryptonu , KrF 2 jest związkiem chemicznym kryptonu i fluoru . Był to pierwszy związek kryptonu. Jest to lotne , bezbarwne ciało stałe w temperaturze pokojowej. Struktura cząsteczki KrF 2 jest liniowa, a odległości Kr-F wynoszą 188,9 pm. Reaguje z mocnymi kwasami Lewisa tworząc sole kationów KrF + i Kr
2 F
+ 3 .
Energia atomizacji KrF 2 (KrF 2(g) → Kr (g) + 2F (g) ) wynosi 21,9 kcal/mol, co daje średnią energię wiązania Kr-F wynoszącą zaledwie 11 kcal/mol, najsłabszą ze wszystkich izolowanych fluorków . Dla porównania, difluor jest utrzymywany razem przez wiązanie 36 kcal/mol. W konsekwencji KrF 2 jest dobrym źródłem niezwykle reaktywnego i utleniającego fluoru atomowego. Jest niestabilny termicznie, z szybkością rozkładu 10% na godzinę w temperaturze pokojowej. Difluorek kryptonu jest endotermiczny, a ciepło tworzenia wynosi 14,4 ± 0,8 kcal/mol mierzone w temperaturze 93 ° C.
Synteza
Difluorek kryptonu można zsyntetyzować wieloma różnymi metodami, w tym wyładowaniami elektrycznymi, fotojonizacją , gorącym drutem i bombardowaniem protonami. Produkt może być przechowywany w temperaturze -78 °C bez rozkładu.
Wyładowanie elektryczne
Wyładowanie elektryczne było pierwszą metodą stosowaną do wytwarzania difluorku kryptonu. Został również użyty w jedynym opisanym eksperymencie, w którym wyprodukowano tetrafluorek kryptonu, chociaż później wykazano, że identyfikacja tetrafluorku kryptonu była błędna. F2 do Kr w stosunku 1:1 do 2:1 pod ciśnieniem od 40 do 60 torów, a następnie wyładowanie łukowe dużych ilości energii między nimi. Można osiągnąć wydajność prawie 0,25 g/h. Problem z tą metodą polega na tym, że jest ona niewiarygodna w odniesieniu do wydajności.
Bombardowanie protonami
Użycie bombardowania protonami do produkcji KrF 2 ma maksymalną szybkość produkcji około 1 g/h. Osiąga się to poprzez bombardowanie mieszanin Kr i F 2 wiązką protonów działającą na poziomie energii 10 MeV i temperaturze około 133 K. Jest to szybka metoda wytwarzania stosunkowo dużych ilości KrF 2 , ale wymaga źródła wysokoenergetycznych protonów, które zwykle pochodzą z cyklotronu .
Fotochemiczny
Udana fotochemiczna synteza difluorku kryptonu została po raz pierwszy opisana przez Lucia V. Streng w 1963 r. Następnie została opisana w 1975 r. Przez J. Slivnika. Proces fotochemiczny wytwarzania KrF 2 wymaga użycia światła UV iw idealnych warunkach może wytworzyć 1,22 g/h. Idealne długości fal do wykorzystania mieszczą się w zakresie 303–313 nm. Mocniejsze promieniowanie UV jest szkodliwe dla produkcji KrF 2 . Użycie szkła Pyrex, Vycor lub kwarcu znacznie zwiększy wydajność, ponieważ wszystkie one blokują twardsze światło UV. W serii eksperymentów przeprowadzonych przez S. A. Kinkeada i in. wykazano, że wkładka kwarcowa (odcięcie UV 170 nm) wytwarza średnio 158 mg/h, Vycor 7913 (odcięcie UV 210 nm) średnio 204 mg/h, a Pyrex 7740 (odcięcie UV przy 280 nm) wytwarzał średnio 507 mg/h. Z tych wyników jasno wynika, że światło ultrafioletowe o wyższej energii znacznie zmniejsza wydajność. Idealne warunki do produkcji KrF 2 w procesie fotochemicznym pojawiają się, gdy krypton jest ciałem stałym, a fluor jest cieczą, które występują w temperaturze 77 K. Największym problemem związanym z tą metodą jest to, że wymaga ona postępowania z płynem F 2 i możliwością jego uwolnienia, jeśli stanie się pod ciśnieniem.
Gorący drut
Metoda gorącego drutu do produkcji KrF 2 wykorzystuje krypton w stanie stałym z gorącym drutem biegnącym kilka centymetrów od niego, podczas gdy gazowy fluor jest następnie przepuszczany przez drut. Drut ma duży prąd, co powoduje, że osiąga temperaturę około 680 ° C. Powoduje to rozszczepienie gazowego fluoru na jego rodniki, które następnie mogą reagować ze stałym kryptonem. Wiadomo, że w idealnych warunkach osiąga maksymalną wydajność 6 g/h. W celu uzyskania optymalnych wydajności szczelina między drutem a stałym kryptonem powinna wynosić 1 cm, powodując gradient temperatury około 900 °C/cm. Główną wadą tej metody jest ilość energii elektrycznej, która musi zostać przepuszczona przez drut. Jest to niebezpieczne, jeśli nie jest prawidłowo ustawione.
Struktura
Difluorek kryptonu może występować w jednej z dwóch możliwych morfologii krystalograficznych: faza α i faza β. β-KrF 2 na ogół występuje w temperaturze powyżej -80 ° C, podczas gdy α-KrF 2 jest bardziej stabilny w niższych temperaturach. Komórka elementarna α-KrF 2 jest czworokątem skoncentrowanym na ciele.
Chemia
Difluorek kryptonu jest przede wszystkim silnym środkiem utleniającym i fluorującym: na przykład może utleniać złoto do jego najwyższego znanego stopnia utlenienia, +5. Jest silniejszy nawet niż elementarny fluor ze względu na jeszcze niższą energię wiązania Kr-F w porównaniu z F-F, z potencjałem redoks +3,5 V dla pary KrF 2 / Kr, co czyni go najsilniejszym znanym utleniaczem, chociaż KrF
4 mógłby być jeszcze silniejszy:
- 7 KrF
2 (g) + 2 Au (s) → 2 KrF +
AuF
− 6 (s) + 5 Kr (g)
KrF +
AuF
- 6 rozkłada się w temperaturze 60 ° C na fluorek złota (V) oraz krypton i gazy fluorowe:
- KrF +
AuF
− 6 → AuF
5 (s) + Kr (g) + F
2 (g)
KrF
2 może również bezpośrednio utleniać ksenon do heksafluorku ksenonu :
- 3 KrF
2 + Xe → XeF
6 + 3 Kr
KrF
2 służy do syntezy wysoce reaktywnego kationu BrF
+ 6 . KrF
2 reaguje z SbF
5 tworząc sól KrF +
SbF
− 6 ; kation KrF +
jest zdolny do utleniania zarówno BrF5
, jak i
ClF5 odpowiednio do BrF
+ 6 i ClF
+ 6 .
KrF
2 może utleniać srebro do jego stopnia utlenienia +3 , reagując ze srebrem elementarnym lub z AgF , tworząc AgF
3 .
Napromieniowanie kryształu KrF 2 w temperaturze 77 K promieniami γ prowadzi do powstania monofluorku kryptonu, KrF•, fioletowej substancji, którą zidentyfikowano na podstawie jej widma ESR . Rodnik uwięziony w sieci krystalicznej jest stabilny w nieskończoność w temperaturze 77 K, ale rozkłada się w temperaturze 120 K.
Zobacz też
Lektura ogólna
- Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Chemia pierwiastków (wyd. 2). Butterwortha-Heinemanna . ISBN 978-0-08-037941-8 .