Фторид криптона(II)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Фторид криптона(II)
Krypton-difluoride-2D-dimensions.png
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
Т. плав. (возгонка) −30 °C
Т. разл. 20 °C
Классификация
Рег. номер CAS 13773-81-4
PubChem 83721
SMILES
ChemSpider 75543
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

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[править | править вики-текст]

Свойство Значение[1]
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[править | править вики-текст]

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

Строение и кристаллические модификации[править | править вики-текст]

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 является объёмноцентрированной 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[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

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).[2] Скорость такого синтеза может достигать четверти грамма в час, однако метод достаточно нестабилен и чувствителен к внешним факторам.[3][4]

Протонная бомбардировка[править | править вики-текст]

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.[2] 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[править | править вики-текст]

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.[3] 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[править | править вики-текст]

Твёрдый криптон должен находиться на некотором расстоянии от газообразного фтора, который нагревается до 680 °C[2], 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 фторид криптона со скоростью до 6 граммов/час.[2]

Химические свойства[править | править вики-текст]

  • 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_2O \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[править | править вики-текст]

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

Хранение[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

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

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Рабинович В. А., Хавин З. Я. «Краткий химический справочник» Л.: Химия, 1977 стр. 75
  2. 1 2 3 4 Lehmann, John. F.; Mercier, Hélène P.A.; Schrobilgen, Gary J. The chemistry of Krypton. Coordination Chemistry Reviews. 2002, 233—234, 1-39
  3. 1 2 Kinkead, S. A.; Fitzpatrick, J. R.; Foropoulos, J. Jr.; Kissane, R. J.; Purson, D. Photochemical and thermal Dissociation Synthesis of Krypton Difluoride. Inorganic Fluorine Chemistry: Toward the 21st Century, Thrasher, Joseph S.; Strauss, Steven H.: American Chemical Society. San Francisco, California, 1994. 40-54.
  4. И. В. Никитин, В. Я. Росоловский, Успехи химии, 39, 1161 (1970)