Krypton difluorid - Krypton difluoride - Wikipedia

Krypton difluorid
Kosterní vzorec difluoridu kryptonu s rozměrem
Spacefill model krypton difluoridu
Jména
Název IUPAC
Krypton difluorid
Ostatní jména
Krypton fluorid
Krypton (II) fluorid
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChemSpider
UNII
Vlastnosti
F2Kr
Molární hmotnost121.795 g · mol−1
VzhledBezbarvé krystaly (pevné látky)
Hustota3,24 g cm−3 (pevný)
Reaguje
Struktura
Tetragonální na střed[1]
P42/ mnm, č. 136
A = 0,4585 nm, C = 0,5827 nm
Lineární
0 D.
Související sloučeniny
Související sloučeniny
Xenon difluorid
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Krypton difluorid, KrF2 je chemická sloučenina z krypton a fluor. Bylo to první sloučenina z krypton objevil.[2] Je to nestálý, bezbarvá pevná látka. Struktura KrF2 molekula je lineární, se vzdálenostmi Kr-F 188,9 hodin. Reaguje silně Lewisovy kyseliny za vzniku solí KrF+ a Kr
2F+
3 kationty.[3]

Atomizační energie KrF2 (KrF2 (g) → Kr(G) + 2F(G)) je 21,9 kcal / mol, což dává průměrnou energii vazby Kr – F pouze 11 kcal / mol,[4] nejslabší ze všech izolovatelných fluoridů. Pro srovnání je difluor držen pohromadě vazbou 36 kcal / mol. V důsledku toho KrF2 je dobrým zdrojem extrémně reaktivního a oxidujícího atomového fluoru. Je tepelně nestabilní s rychlostí rozkladu 10% za hodinu při pokojové teplotě.[5] Krypton difluorid je endotermní, s tvorbou tepla 14,4 ± 0,8 kcal / mol, měřeno při 93 ° C.[5]

Syntéza

Krypton difluorid lze syntetizovat pomocí mnoha různých metod, včetně elektrického výboje, fotoionizace, horký drát a protonové bombardování. Produkt lze skladovat při -78 ° C bez rozkladu.[6]

Elektrický výboj

Elektrický výboj byl první metodou používanou k výrobě krypton difluoridu. To bylo také použito v jediném experimentu, který byl kdy hlášen k výrobě kryptotetrafluoridu, ačkoli se později ukázalo, že identifikace kryptotetrafluoridu je mylná. Metoda elektrického výboje zahrnuje směs F 1: 1 až 2: 12 na Kr při tlaku 40 až 60 torr a poté mezi ním obloukovaly velké množství energie. Lze dosáhnout rychlosti téměř 0,25 g / h. Problém této metody spočívá v tom, že je nespolehlivá, pokud jde o výnos.[3][7]

Protonové bombardování

Využití protonového bombardování k výrobě KrF2 má maximální rychlost produkce asi 1 g / h. Toho je dosaženo bombardováním směsí Kr a F2 s protonovým paprskem pracujícím na energetické úrovni 10 MeV a při teplotě asi 133 K. Jedná se o rychlý způsob výroby relativně velkého množství KrF2, ale vyžaduje zdroj α-částic, které obvykle pocházejí z a cyklotron.[3][8]

Fotochemické

O úspěšné fotochemické syntéze difluoridu kryptonu poprvé referoval Lucia V. Streng v roce 1963. Dále to uvedl v roce 1975 J. Slivnik.[9][10][3] Fotochemický proces výroby KrF2 zahrnuje použití UV světla a za ideálních okolností může produkovat 1,22 g / h. Ideální vlnové délky, které lze použít, jsou v rozmezí 303–313 nm. Tvrdší UV záření je škodlivé pro produkci KrF2. Použití skla Pyrex nebo Vycor nebo křemene výrazně zvýší výtěžek, protože všechny blokují tvrdší UV světlo. V sérii experimentů provedených S. A Kinkeadem a kol. Bylo prokázáno, že křemenná vložka (UV cut-off 170 nm) produkovala průměrně 158 mg / h, Vycor 7913 (UV cut-off 210 nm) produkovaná průměrně 204 mg / h a Pyrex 7740 (UV cut-off 280 nm) produkoval v průměru 507 mg / h. Z těchto výsledků je zřejmé, že ultrafialové světlo s vyšší energií významně snižuje výtěžek. Ideální podmínky pro výrobu KrF2 fotochemickým procesem se jeví, když je krypton pevná látka a fluor je kapalina, která se vyskytuje při 77 K. Největší problém této metody spočívá v tom, že vyžaduje manipulaci s kapalinou F2 a potenciál jeho uvolnění, pokud dojde k přetlaku.[3][7]

Horký drát

Metoda horkého drátu pro výrobu KrF2 používá krypton v pevném stavu s horkým drátem, který běží několik centimetrů od něj, protože plynný fluór je poté veden kolem drátu. Drát má velký proud, který způsobí, že dosáhne teploty kolem 680 ° C. To způsobí, že se plynný fluor rozdělí na své radikály, které pak mohou reagovat s pevným kryptonem. Za ideálních podmínek je známo, že dosahuje maximálního výtěžku 6 g / h. Aby se dosáhlo optimálních výtěžků, měla by být mezera mezi drátem a pevným kryptonem 1 cm, což vede k teplotnímu gradientu asi 900 ° C / cm. Hlavní nevýhodou této metody je množství elektřiny, které musí projít drátem. Je to nebezpečné, pokud není správně nastaveno.[3][7]

Struktura

p-KrF2

Krypton difluorid může existovat v jedné ze dvou možných krystalografických morfologií: α-fáze a β-fáze. p-KrF2 obecně existuje při teplotě nad -80 ° C, zatímco α-KrF2 je stabilnější při nižších teplotách.[3] Jednotková buňka α-KrF2 je centragonální na tělo.

Chemie

Krypton-difluorid je primárně silné oxidační a fluorační činidlo: může například oxidovat zlato do svého nejznámějšího oxidačního stavu, +5. Je účinnější než elementární fluor díky ještě nižší vazebné energii Kr – F ve srovnání s F – F, s redoxním potenciálem +3,5 V pro KrF2/ Kr pár, což z něj dělá nejsilnější známé oxidační činidlo KrF
4 může být ještě silnější:[11]

7 KrF
2 (g) + 2 Au (s) → 2 KrF+
AuF−
6 (s) + 5 Kr (g)

KrF+
AuF−
6 se rozkládá při 60 ° C na fluorid zlatý (V) a plyny kryptonu a fluoru:[12]

KrF+
AuF−
6 → AuF
5 (s) + Kr (g) + F
2 (G)

KrF
2 může také přímo oxidovat xenon na xenon hexafluorid:[11]

3 KrF
2 + Xe → XeF
6 + 3 kr

KrF
2 se používá k syntéze vysoce reaktivního BrF+
6 kation.[6] KrF
2 reaguje s SbF
5 za vzniku soli KrF+
SbF−
6; KrF+
 kation je schopen oxidovat oba BrF
5 a ClF
5 do BrF+
6 a ClF+
6, resp.[13]

KrF
2 je schopen oxidovat stříbrný na jeho +3 oxidační stav, reagující s elementárním stříbrem nebo s AgF k výrobě AgF
3.[14][15]

Ozařování krystalu KrF2 při 77 K s paprsky y vede k tvorbě radikálu kryptonu monofluoridu, KrF •, fialově zbarveného druhu, který byl identifikován podle ESR spektrum. Radikál, zachycený v krystalové mřížce, je stabilní na neurčito při 77 K, ale rozkládá se při 120 K.[16]

Viz také

Reference

  1. ^ R. D. Burbank, W. E. Falconer a W. A. ​​Sunder (1972). „Krystalová struktura difluoridu kryptonu při -80 ° C“. Věda. 178 (4067): 1285–1286. doi:10.1126 / science.178.4067.1285. PMID  17792123.
  2. ^ Grosse, A. V .; Kirshenbaum, A. D .; Streng, A. G .; Streng, L. V. (1963). „Krypton Tetrafluoride: Preparation and Some Properties“. Věda. 139 (3559): 1047–8. Bibcode:1963Sci ... 139.1047G. doi:10.1126 / science.139.3559.1047. PMID  17812982.
  3. ^ A b C d E F G Lehmann, J (1. listopadu 2002). "Chemie kryptonu". Recenze koordinační chemie. 233–234: 1–39. doi:10.1016 / S0010-8545 (02) 00202-3.
  4. ^ Hodnoty DE(F – KrF) a DE(F – Kr •) se odhadují na srovnatelné, na ~ 10-12 kcal / mol, zatímco ΔH(KrF+ → Kr+ + F •) se odhaduje na ~ 42 kcal / mol.
  5. ^ A b Cockett, A. H .; Smith, K. C .; Bartlett, Neil (1973). Chemie monatomických plynů: Pergamonové texty v anorganické chemii. Pergamon Press. ISBN  978-0-08-018782-2.
  6. ^ A b Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon (2001), Wiberg, Nils (ed.), Anorganická chemie, přeloženo Eaglesonem, Mary; Brewer, William, San Diego / Berlin: Academic Press / De Gruyter, ISBN  0-12-352651-5
  7. ^ A b C Kinkead, S. A .; Fitzpatrick, J. R .; Foropoulos, J. Jr.; Kissane, R. J .; Purson, D. (1994). "3. Fotochemická a tepelná disociační syntéza krypton difluoridu". Anorganická fluorová chemie: Směrem k 21. století. San Francisco, Kalifornie: Americká chemická společnost. 40–54. doi:10.1021 / bk-1994-0555.ch003. ISBN  978-0-8412-2869-6.
  8. ^ MacKenzie, D. R .; Fajer, J. (1966). "Syntéza sloučenin vzácného plynu protonovým bombardováním". Anorganická chemie. 5 (4): 699–700. doi:10.1021 / ic50038a048.
  9. ^ Xu, Ruren; Pang, Wenqin; Huo, Qisheng (2010). Moderní anorganická syntetická chemie. Burlington: Elsevier Science. p. 54. ISBN  9780444536006. Citováno 8. dubna 2017.
  10. ^ Jaffe, Mark (30. dubna 1995). „Lucia V. Streng, 85 let; inovativní chemik na Temple University“. The Philadelphia Inquirer. Archivovány od originál dne 16. března 2016. Citováno 24. srpna 2016.
  11. ^ A b W. Henderson (2000). Chemie hlavní skupiny. Velká Británie: Royal Society of Chemistry. p.149. ISBN  0-85404-617-8.
  12. ^ Charlie Harding; David Arthur Johnson; Rob Janes (2002). Prvky str blok. Velká Británie: Royal Society of Chemistry. p. 94. ISBN  0-85404-690-9.
  13. ^ John H. Holloway; Eric G. Hope (1998). A. G. Sykes (ed.). Pokroky v anorganické chemii. Akademický tisk. str.60 –61. ISBN  0-12-023646-X.
  14. ^ A. Earnshaw; Norman Greenwood (1997). Chemie prvků (2. vyd.). Elsevier. p. 903. ISBN  9780080501093.
  15. ^ Bougon, Roland (1984). "Syntéza a vlastnosti fluoridu stříbrného AgF3". Anorganická chemie. 23 (22): 3667–3668. doi:10.1021 / ic00190a049.
  16. ^ Falconer, W. E .; Morton, J. R .; Streng, A. G. (01.08.1964). "Spektrum elektronové spinové rezonance KrF". The Journal of Chemical Physics. 41 (3): 902–903. Bibcode:1964JChPh..41..902F. doi:10.1063/1.1725990. ISSN  0021-9606.

Obecné čtení

externí odkazy