Xenondifluorid

Den xenondifluorid er forbindelsen med formlen XeF2. Under normale betingelser er en farveløs krystallinsk fast stof. De har lavt damptryk og damp har en modbydelig lugt. XeF2 er en af ​​de mest stabile forbindelser xenon, med stærke oxidationsmidler og fluorering, men mindre energisk end XeF4 og XeF6. Da størstedelen af ​​kovalente fluorider er følsom over for fugt. Det nedbrydes ved kontakt med vand. XeF2 er kommercielt tilgængelig og anvendes i fluoreringsreaktioner.

Molekylstruktur og elektronisk konfiguration

Den xenondifluorid er en molekylær forbindelse, hvor xenon har en oxidation antal +2. Molekylet er lineær med en Xe-F binding afstand på 197,73 ± 0,15 pm i gasfasen, og 200 pm i fast fase. Pakningen i krystallen af ​​XeF2 viser, at fluoratomer af nabomolekyler undgå ækvatoriale region hvert molekyle XeF2. Dette er i overensstemmelse med VSEPR teori, som siger, at omkring ækvatoriale region af atomet af xenon er der tre par elektroner ikke deles.

Molekylet af XeF2 følger ikke Oktetreglen, så det er en hypervalent molekyle.

Højt tryk kan ikke skaffe nye former for molekylær XeF2. Ved et tryk på omkring 50 GPa XeF2 det bliver til en rødlig halvleder bestående af enheder XeF4 fusioneret til dannelse af en tredimensional uendelig struktur svarende til grafit. En presset endnu højere, over 70 GPa, der er omdannelse til et metallisk form sort, med en tredimensionel struktur, der indeholder enheder XeF8.

Syntese

Den xenondifluorid produceres ved direkte syntese:

reaktionen skal fremmes med varme, bestråling eller elektrisk stød. Det opnås et gasformigt produkt, som kan kondenseres ved -30 ° C. Det rå produkt renses ved fraktioneret destillation eller ved selektiv kondensation under anvendelse af en vakuumledning.

Den første nyhed om XeF2 blev offentliggjort i oktober 1962 af Chernick og andre. Men selvom nyheden derefter blev offentliggjort, XeF2 var sandsynligvis syntetiseret for første gang i begyndelsen af ​​1962 af Rudolf Hoppe på universitetet i Münster, Tyskland, ved at omsætte en blanding af fluor og xenon gas gennem et elektrisk stød. Snart uger, Chernick Matheson National Laboratory XeF2 syntetiseret under anvendelse af en beholder helt nikkel med gennemsigtige vinduer aluminiumoxid, ved omsætning af lige dele Xe og F2 ved lavt tryk under UV bestråling. Williamson rapporterede, at reaktionen fungerer lige så godt ved atmosfærisk tryk ved bestråling med sollys en tør Pyrex glasbeholder. Det blev bemærket, at syntesen arbejder selv på overskyede dage. I forrige syntese reagens F2 blev renset for at fjerne HF. Šmalc og Lutar fandt, at hvis du lader denne rensning, reaktionshastigheden stiger med fire gange.

I 1965 blev XeF2 også fremstillet ved omsætning af xenon-gas med dioxygen difluorid.

Reaktivitet

XeF2 har oxiderende egenskaber og fluorering. Forbindelsen er helt vandopløseligt, hvor de langsomt nedbrydes. Nedbrydning er stedet næsten øjeblikkelig i nærværelse af baser:

Det reagerer med fluor til dannelse XeF4:

I opløsningsmidler såsom BrF5, BrF3, IF5 eller CH3CN og andre organiske opløsningsmidler opløses uden at reagere. Det er meget opløseligt i HF.

XeF2 danner salte indeholdende kationen XeF når det reagerer med stærke acceptorer fluoridioner. For eksempel ved anvendelse som opløsningsmiddel i antimonpentafluorid flydende salte dannes type og lignende. I nærvær af et overskud af xenon den klare gule opløsning bliver grøn, på grund af dannelsen af ​​kationen paramagnetiske XE2. I denne ion er en binding Xe-Xe. Reaktionen er reversibel; bevæger sig væk fra den xenon gas løsning SbF5 er XeF reform og farven på opløsningen bliver lysegul.

XeF2 kan anvendes til fremstilling af andre forbindelser med xenon. Forbindelsen organoxeno ustabile XE2 kan fremstilles ved bestråling af hexafluorethan således at frembringe radikaler CF3 · og ved at lede gas over XeF2. Det danner et voksagtigt hvidt faststof, der nedbrydes fuldstændigt inden for 4 timer ved stuetemperatur.

-koordinationskemi

XeF2 kan fungere som en ligand i komplekser af overgangsmetaller. For eksempel i HF opløsning:

Krystallografiske målinger viser, at magnesium atom koordineres med oktaedriske geometri seks fluoratomer. Af disse fire hører til de fire bindemidler XeF2, mens de to andre er F-atomer i grupperne AsF6 arrangeret i cis.

En lignende reaktion er

Krystalstrukturen af ​​dette produkt viser, at magnesium atom har oktaedrisk koordinering; de to ligander XeF2 er i en aksial position, mens bindemidler er AsF6 i ækvatoriale position.

Der blev observeret mange andre reaktioner, der danner produkter såsom x, hvor M kan være Ca, Sr, Ba, Pb, Ag, La, Nd og eller A kan være så, Sb, eller P.

Det er for nylig blevet syntetiseret en forbindelse, hvor et metalatom er koordineret kun med fluoratomer af XeF2:

Denne reaktion kræver et stort overskud af XeF2. Strukturen af ​​saltet er således, at halvdelen af ​​calciumioner koordineres af fluoratomer af xenondifluorid, mens de øvrige calciumioner koordineres af begge XeF2 både fra AsF6.

Anvendelser

Som fluoreringsmiddel

Den xenondifluorid er et stærkt oxidationsmiddel og fluorering. I nærvær af acceptorer fluoridion arter dannet XeF og fluorering Xe2F3, der er endnu mere kraftfuld. Nogle reaktioner af fluorering af xenondifluorid er følgende:

  • Oxidative fluorering:
  • Fluorering reduktiv:
  • Aromatisk fluorering:
  • Fluorering af alkener:

XeF2 er et fluoreringsmiddel selektiv, og er derfor et nyttigt reagens til fluorering heteroatomer uden at røre andre substituenter i organiske forbindelser. For eksempel den fluorerede arsen atom trimethylarsine, uden at røre methylgrupperne:

XeF2 kan også oxidativt decarboxyleres carboxylsyrer til dannelse af de tilsvarende fluorerede alkaner:

Som et reagens til kemisk ætsning

Den xenondifluorid gas bruges også til at ætse silicium kemisk, især ved fremstilling af Micro Electro Mechanical Systems. Brazzle og andre godt beskrive processen:

Forrige artikel Xeno Müller