Kyslíkový fluorid - Oxygen fluoride

Difluorid kyslíku

Kyslíkové fluoridy jsou sloučeniny prvků kyslík a fluor s obecným vzorcem O_nF₂, kde n = 1 až 6. Je známo mnoho různých fluoridů kyslíku:

difluorid kyslíku (Z₂)
dioxygen difluorid (Ó₂F₂)
trioxygen difluorid nebo ozon difluorid (O₃F₂)^[1]^[2]
tetraoxygen difluorid (O.₄F₂)^[3]
pentaoxygen difluorid (O.₅F₂)
hexaoxygen difluorid (O.₆F₂)^[4]
dioxygen monofluorid (O₂F)

tetraoxygen difluorid

Kyslíkové fluoridy jsou silné oxidační činidla s vysokou energií a mohou uvolňovat svou energii buď okamžitě, nebo řízenou rychlostí. Tyto sloučeniny tedy přitahovaly velkou pozornost jako potenciální paliva tryskové pohonné systémy.^[5]

Syntéza

Zde jsou některé metody syntézy a reakce tří nejběžnějších fluoridů kyslíku - difluoridu kyslíku (OF₂), dioxygen difluorid (O.₂F₂) a difluorid ozonu (O.₃F₂).

Difluorid kyslíku (OF₂)

Difluorid kyslíku

Běžná preparativní metoda zahrnuje fluoraci hydroxid sodný:

{ displaystyle { ce {2F2 + 2NaOH -> OF2 + 2NaF + H2O}}}

Z₂ je bezbarvý plyn při pokojové teplotě a žlutá kapalina pod 128 K. Difluorid kyslíku má dráždivý zápach a je jedovatý.^[3] Kvantitativně reaguje s vodnými halogenkyselinami, čímž se získá volný produkt halogeny:

{ displaystyle { ce {OF2 + 4HCl -> 2Cl2 + 2HF + 2H2O}}}

Může také vytěsnit halogeny z jejich solí.^[3] Je to efektivní fluorační činidlo a silný oxidační činidlo. Při reakci s nenasycenými fluoridy dusíku s elektrickým výbojem vede k tvorbě fluorid dusitý, oxidy fluoridů a jiné oxidy.^[6]^[7]

Dioxygen difluorid (O₂F₂)

Dioxygen difluorid

Ó₂F₂ se vysráží jako hnědá pevná látka na UV záření směsi kapalného O₂ a F₂ při -196 ° C.^[8] Rovněž se jeví jako stabilní pouze pod -160 ° C.^[9] Obecný způsob přípravy mnoha fluoridů kyslíku je a elektrický výboj v plynné fázi v chladných nádobách včetně O₂F₂.^[10]

{ displaystyle { ce {{O2} + F2 -> [{ text {Electric Discharge}}] [{ text {183 ° C}}] O2F2}}}

Je to obvykle oranžově žlutá pevná látka, která se rychle rozkládá na O₂ a F₂ blízko k normálnímu bodu varu asi 216 K.^[3]

Ó₂F₂ reaguje násilně s červený fosfor, dokonce i při -196 ° C. Výbuchy mohou také nastat, pokud Freon-13 se používá ke zmírnění reakce.^[9]

Trioxygen difluorid (O.₃F₂)

Ó₃F₂ je viskózní, krvavě červená kapalina. Zůstává kapalný při 90 K a lze jej tak odlišit od O₂F₂ který má teplotu tání asi 109 K.^[11]^[3]

Stejně jako ostatní fluoridy kyslíku, O₃F₂ je endotermický a rozkládá se při teplotě asi 115 K s vývojem tepla, které je dáno následující reakcí:

{ displaystyle { ce {2 O3F2 -> O2 + 2O2F2}}}

Ó₃F₂ je bezpečnější pracovat s než ozón a mohou být odpařeny nebo tepelně rozloženy nebo vystaveny elektrickým jiskrám bez jakýchkoli výbuchů. Při kontaktu s organickými látkami nebo oxidovatelnými sloučeninami však může vybuchnout nebo explodovat. Tudíž přidání dokonce jedné kapky difluoridu ozonu k pevné bezvodé látce amoniak bude mít za následek mírnou explozi, když oba budou mít po 90 K.^[3]

Dioxygen monofluorid

Dioxygen monofluorid je molekula jako O-O-F, jejíž chemický vzorec je O.₂F a je stabilní pouze při nízké teplotě. Uvádí se, že je vyráběn z atomového fluoru a dioxygenu^[12].

{ displaystyle { rm {O_ {2} + F longrightarrow O_ {2} F}}}

Obecná příprava polyoxygen difluoridů

Reakční rovnice^[6]	F₂:Ó₂ podle objemu	Aktuální	Teplota lázně (° C)
${ displaystyle { ce {O2 + F2 <=> O2F2}}}$	1:1	10–50 mA	~ -196°
${ displaystyle { ce {3O2 + 2F2 <=> 2O3F2}}}$	2:3	25–30 mA	~ -196°
${ displaystyle { ce {2O2 + F2 <=> O4F2}}}$	1:2	4 - 5 mA	~ -205°

Účinky na ozon

Radikály obsahující kyslík a fluor, jako je FO₂ a FO se vyskytují v atmosféře. Tyto spolu s dalšími halogenovými radikály byly zahrnuty do ničení ozonu v atmosféře. Nicméně, oxid fluoru radikály Předpokládá se, že při úbytku ozonu nebudou hrát tak velkou roli, protože se předpokládá, že volné atomy fluoru v atmosféře reagují s metan k výrobě kyselina fluorovodíková který se vysráží v dešti. To snižuje dostupnost volných atomů fluoru, aby mohly atomy kyslíku reagovat s molekulami ozonu a ničit je.^[13]

{ displaystyle { begin {array} {lr} & { ce {F + O3 -> FO + O2}} & { ce {FO + O -> F + O2}} hline { text {Čistá reakce:}} & { ce {O3 + O -> 2 O2}} end {pole}}}

Hypergolická pohonná látka

I přes nízkou rozpustnost O₃F₂ v kapalném kyslíku se ukázalo, že je hypergolický s většinou paliv pro raketová paliva. Tento mechanismus zahrnuje odpaření kyslíku z roztoku obsahujícího O₃F₂, díky čemuž je reaktivnější spontánní reakce s raketovým palivem. Stupeň reaktivity závisí také na typu použitého paliva.^[3]

Viz také

Reference

^ Solomon, I. J. a kol. (1968). „Další studie týkající se existence O₃F₂". Journal of the American Chemical Society. 90 (20): 5408–5411. doi:10.1021 / ja01022a014.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
^ Misochko, Eugenii Ya, Alexander V. Akimov, Charles A. Wight (1999). „Infračervené spektroskopické pozorování stabilizovaného meziproduktového komplexu FO₃ vytvořený reakcí mobilních atomů fluoru s molekulami ozonu uvězněnými v argonové matici ". The Journal of Physical Chemistry A. 103 (40): 7972–7977. Bibcode:1999JPCA..103,7972 mil. doi:10.1021 / jp9921194.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
^ ^A ^b ^C ^d ^E ^F ^G Streng, A. G. (1963). „Fluoridy kyslíku“. Chemické recenze. 63 (6): 607–624. doi:10.1021 / cr60226a003.
^ Streng, A. G., A. V. Grosse (1966). „Dva nové fluoridy kyslíku, O₅F₂ a O.₆F₂". Journal of the American Chemical Society. 88: 169–170. doi:10.1021 / ja00953a035.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
^ Jäger, Susanne a kol. (1986). "Fluor a kyslík". Fluor. Berlín, Heidelberg: Springer. s. 1–161.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
^ ^A ^b Nikitin, Igor Vasil'evich a V. Ya Rosolovskii (1971). "Fluoridy kyslíku a dioxygenylové sloučeniny". Ruské chemické recenze. 40 (11): 889–900. Bibcode:1971RuCRv..40..889N. doi:10.1070 / rc1971v040n11abeh001981.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
^ Lawless, Edward W., Ivan C. Smith (1968). Anorganická vysokoenergetická oxidační činidla: syntéza, struktura a vlastnosti. M. Dekker.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
^ Marx, Rupert, Konrad Seppelt (2015). "Strukturní vyšetřování fluoridů kyslíku". Daltonské transakce. 44 (45): 19659–19662. doi:10.1039 / c5dt02247a. PMID 26351980.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
^ ^A ^b Solomon, Irvine J. Výzkum chemie ${ displaystyle { ce {O3F2}}}$ a ${ displaystyle { ce {O2F2}}}$ . Č. IITRI-C227-6. IIT RESEARCH INST CHICAGO IL, 1964.
^ Goetschel, Charles T. a kol. (1969). „Nízkoteplotní radiační chemie. I. Příprava kyslíkových fluoridů a dioxygenyl tetrafluorborátu“. Journal of the American Chemical Society. 91 (17): 4702–4707. doi:10.1021 / ja01045a020.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
^ De Marco, Ronald A. a Jean'ne M. Shreeve. „Fluorované peroxidy.“ Pokroky v anorganické chemii a radiochemii. Sv. 16. Academic Press, 1974. 109-176.
^ J.L. Lyman a R. Holland, J. Phys. Chem.,1988,92, 7232.
^ Francisco J. S. (1993). „Ab initio vyšetřování významu meziproduktu HOOF při vazebných reakcích zahrnujících druhy FOO x a HO x“. The Journal of Chemical Physics. 98 (3): 2198–2207. Bibcode:1993JChPh..98.2198F. doi:10.1063/1.464199.

externí odkazy

Tento anorganické sloučenina –Vztahující se článek je pahýl. Wikipedii můžete pomoci pomocí rozšiřovat to.

[1] Solomon, I. J. a kol. (1968). „Další studie týkající se existence O₃F₂". Journal of the American Chemical Society. 90 (20): 5408–5411. doi:10.1021 / ja01022a014.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)

[2] Misochko, Eugenii Ya, Alexander V. Akimov, Charles A. Wight (1999). „Infračervené spektroskopické pozorování stabilizovaného meziproduktového komplexu FO₃ vytvořený reakcí mobilních atomů fluoru s molekulami ozonu uvězněnými v argonové matici ". The Journal of Physical Chemistry A. 103 (40): 7972–7977. Bibcode:1999JPCA..103,7972 mil. doi:10.1021 / jp9921194.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)

[:0-3] A ^b ^C ^d ^E ^F ^G Streng, A. G. (1963). „Fluoridy kyslíku“. Chemické recenze. 63 (6): 607–624. doi:10.1021 / cr60226a003.

[4] Streng, A. G., A. V. Grosse (1966). „Dva nové fluoridy kyslíku, O₅F₂ a O.₆F₂". Journal of the American Chemical Society. 88: 169–170. doi:10.1021 / ja00953a035.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)

[5] Jäger, Susanne a kol. (1986). "Fluor a kyslík". Fluor. Berlín, Heidelberg: Springer. s. 1–161.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)

[:1-6] A ^b Nikitin, Igor Vasil'evich a V. Ya Rosolovskii (1971). "Fluoridy kyslíku a dioxygenylové sloučeniny". Ruské chemické recenze. 40 (11): 889–900. Bibcode:1971RuCRv..40..889N. doi:10.1070 / rc1971v040n11abeh001981.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)

[7] Lawless, Edward W., Ivan C. Smith (1968). Anorganická vysokoenergetická oxidační činidla: syntéza, struktura a vlastnosti. M. Dekker.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)

[8] Marx, Rupert, Konrad Seppelt (2015). "Strukturní vyšetřování fluoridů kyslíku". Daltonské transakce. 44 (45): 19659–19662. doi:10.1039 / c5dt02247a. PMID 26351980.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)

[:2-9] A ^b Solomon, Irvine J. Výzkum chemie ${ displaystyle { ce {O3F2}}}$ a ${ displaystyle { ce {O2F2}}}$ . Č. IITRI-C227-6. IIT RESEARCH INST CHICAGO IL, 1964.

[10] Goetschel, Charles T. a kol. (1969). „Nízkoteplotní radiační chemie. I. Příprava kyslíkových fluoridů a dioxygenyl tetrafluorborátu“. Journal of the American Chemical Society. 91 (17): 4702–4707. doi:10.1021 / ja01045a020.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)

[11] De Marco, Ronald A. a Jean'ne M. Shreeve. „Fluorované peroxidy.“ Pokroky v anorganické chemii a radiochemii. Sv. 16. Academic Press, 1974. 109-176.

[12] J.L. Lyman a R. Holland, J. Phys. Chem.,1988,92, 7232.

[13] Francisco J. S. (1993). „Ab initio vyšetřování významu meziproduktu HOOF při vazebných reakcích zahrnujících druhy FOO x a HO x“. The Journal of Chemical Physics. 98 (3): 2198–2207. Bibcode:1993JChPh..98.2198F. doi:10.1063/1.464199.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]