Фторид криптона(II)

Фторид криптона​(II)​
Общие
Систематическое наименование	Фторид криптона​(II)​
Хим. формула	KrF2
Рац. формула	F2Kr
Физические свойства
Молярная масса	121,8 г/моль
Плотность	(при −78 °C) 3,3 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	(возгонка) −30 °C
• разложения	20 °C
Классификация
Рег. номер CAS	13773-81-4
PubChem	83721
SMILES	F[Kr]F
InChI	InChI=1S/F2Kr/c1-3-2 QGOSZQZQVQAYFS-UHFFFAOYSA-N
ChemSpider	75543
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Дифтори́д крипто́на KrF₂ — летучие бесцветные кристаллы, первое открытое соединение криптона. Весьма химически активное вещество. При повышенных температурах разлагается на фтор и криптон.

Физико-химические свойства

Свойство	Значение
Энтальпия образования (298 К, в газовой фазе)	60,2 кДж/моль
Энтальпия образования (298 К, в твёрдой фазе)	15,5 кДж/моль
Энтропия образования (300 К, в газовой фазе)	253,6 Дж/(моль·К)
Энтальпия возгонки	37 кДж/моль
Теплоёмкость (300 К, в газовой фазе)	54,2 Дж/(моль·К)

Растворимость

Растворитель	Растворимость (г/100 г растворителя)
Пентафторид брома (20 °C)	81
Фтороводород (20 °C)	195
Вода	Взаимодействует

Строение и кристаллические модификации

Дифторид криптона может существовать в одной из двух кристаллических модификаций: α-форма и β-форма. β-KrF₂ устойчива при температурах выше −80 °C. При более низких температурах устойчива α-форма.

Элементарная ячейка кристаллической решетки β-формы является тетрагональной со следующими параметрами ячейки:

Параметр	Значение
а	0,458 нм
b	0,458 нм
c	0,583 нм
Пространственная группа симметрии	P42/mnm

Методы получения

Дифторид криптона можно получить многими способами из простых веществ. Ниже рассмотрены методы синтеза KrF₂ в порядке увеличения скорости получения продукта. Общая схема реакции следующая:

${\mathsf {Kr+F_{2}\rightarrow KrF_{2}}}$

Активация электрическим разрядом

При этом методе также частично образуется тетрафторид криптона. Смесь фтора с криптоном в соотношении от 1:1 до 1:2 под давлением от 40 до 60 мм. рт. ст. активируется мощным электрическим разрядом (сила тока 30 мА, напряжение 500—1000 В). Скорость такого синтеза может достигать четверти грамма в час, однако метод достаточно нестабилен и чувствителен к внешним факторам.

Протонная бомбардировка

Используя бомбардировку смеси простых веществ при температуре 133 К разогнаными в поле 10 МВ протонами, можно получить дифторид криптона со скоростью около одного грамма в час. Однако, при достижении некоторого содержания дифторида криптона в смеси, скорость реакции сильно замедляется вплоть до прекращения синтеза за счёт конкурирующего распада продукта реакции под действием бомбардировки.

Фотохимический метод

Фотохимический метод получения основан на действии ультрафиолетового излучения с длиной волны 303—313 нм на смесь фтора и криптона. При этом можно получать продукт со скоростью 1,22 грамма в час. Более жёсткое излучение (с длиной волны менее 300 нм) активирует обратный процесс распада дифторида. Наиболее оптимальной температурой является 77 К, при этой температуре криптон находится в твёрдом состоянии, а фтор — в жидком.

Температурная активация

Твёрдый криптон должен находиться на некотором расстоянии от газообразного фтора, который нагревается до 680 °C, при этом молекулы фтора распадаются на свободные радикалы, и фтор окисляет криптон. Нагревание ведётся раскалённой проволокой, при этом за счёт резкого градиента температуры (до 900 градусов/см) можно подобрать условия, при которых криптон не переходит в газовую фазу. Этим методом можно получать дифторид криптона со скоростью до 6 граммов/час.

Химические свойства

• При резком нагревании разлагается со взрывом на простые вещества:

${\mathsf {KrF_{2}\rightarrow Kr+F_{2}}}$

• Бурно реагирует с водой (выше 10 °C со взрывом):

${\mathsf {2KrF_{2}+2H_{2}O\rightarrow 2Kr+4HF+O_{2}}}$

• Очень сильный фторирующий агент. Вступает во взаимодействие с большинством элементов, при этом в качестве продуктов выделяются высшие фториды элементов и криптон. Благодаря дифториду криптона, были получены такие уникальные вещества, как пентафторид золота (AuF₅), тетрафторид празеодима (PrF₄), соли гексафторброма (ВrF₆⁺), соли гексафторхлора (ClF₆⁺), соли тетрафтораммония (NF₄⁺) и некоторые другие:

${\mathsf {2Au+5KrF_{2}\rightarrow 2AuF_{5}+5Kr}}$

• Для фторирования органических соединений практически всегда не пригоден, так как очень бурно протекает реакция фторирования (часто со взрывом или воспламенением) с очень низкой селективностью (выходы до 5 % необходимого вещества). При этом параллельно с фторированием протекает конкурирующая реакция окисления, которая обычно идет с деструкцией углеродного скелета органической молекулы.

• Проявляет свойства слабого основания Льюиса. Например, при взаимодействии с кислотами Льюиса, образуются комплексные соединения состава [KrF]⁺[EF₆]⁻ (тут в качестве элемента E могут быть Sb, Au, Pt и другие металлы):

${\mathsf {SbF_{5}+KrF_{2}\rightarrow [KrF][SbF_{6}]}}$

Комплексы с SbF₅ и AuF₅ термически несколько стабильнее дифторида криптона.

Применение

• Чаще всего применяется как фторирующий агент в неорганическом синтезе.
• Интересным применением является получение атомарного фтора.

Хранение

Так как дифторид криптона является достаточно сильным окислителем и фторирующим агентом, хранят его в герметичных никелевых или алюминиевых ёмкостях (так как никель и алюминий пассивируются под действием KrF₂) при температуре ниже 0 °C.

Литература

• Джолли У. И. Синтезы неорганических соединений. М: Мир., 440 с. — 1967 г.
• Некрасов Б. В. Основы общей химии. В 2 томах. М: Химия, 1973 г.

См. также

• Дифторид ксенона