Εξαφθοριούχο ξένο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Εξαφθοριούχο ξένο
Xenonhexafluorid.svg
Γενικά
Όνομα IUPAC Εξαφθοριούχο ξένο
Άλλες ονομασίες ξενοεξαφθορίδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος XeF6
Μοριακή μάζα 245,28 amu
Αριθμός CAS 13693-09-9
SMILES FXe(F)(F)(F)(F)F
PubChem CID 139546
Δομή
Γωνία δεσμού 90°
Μοριακή γεωμετρία Διαταραγμένη
οκταεδρική
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης 49,25 °C
Σημείο βρασμού 75,6 °C
Πυκνότητα 3.560 kg/m3
Διαλυτότητα
στο νερό
Αντιδρά με το νερό
Εμφάνιση Άχρωμο στερεό
Χημικές ιδιότητες
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες (25°C, 100 kPa).

Το εξαφθοριούχο ξένο ή ξενοεξαφθορίδιο είναι μια χημική ένωση του ευγενούς αερίου ξένου με χημικό τύπο XeF6 και το πολυπλοκότερο από τα τρία φθορίδια του στοιχείου. Είναι κι αυτό σταθερό σε κανονικές θερμοκρασίες και (φυσικά) το ισχυρότερο φθοριωτικό μέσο. Σε θερμοκρασία δωματίου είναι ένα άχρωμο αέριο, αλλά (παρουσία υγρασίας) διασπάται σύντομα σε κίτρινους ατμούς.

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Μπορεί να παραχθεί από το ξενοδιφθορίδιο (XeF2) με παρατεταμπενη θέρμανση στους 300 °C υπό πίεση 6MPa:

\mathrm{3XeF_2 \xrightarrow[6MPa]{300^oC} XeF_6 + 2Xe}

2. Με ολική σύνθεση με χρήση διφθοριούχου νικέλιου (NiF2) ως καταλύτη στους 120 °C, ακόμη και με μοριακή αναλογία ξένου (Xe) προς διφθόριο (F2) 1:5[1]:

\mathrm{Xe + 3F_2 \xrightarrow[NiF_2]{120^oC} XeF_6}

Μοριακή δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η δομή του εξαφθοριούχου ξένου χρειάστηκε πολλά χρόνια για να ταυτοποιηθεί σε σύγκριση με τις περιπτώσεις των άλλων δυο φθοριδίων του ξένου. Στην αέρια φάση η ένωση είναι μονομερική. Ωστόσο η θεωρία VSEPR προβλέπει ότι εξαιτίας της παρουσίας έξι (6) ατόμων φθορίου ως συναρμωτών και του ενός μονήρους ζεύγους ηλεκτρονίων που απομένει, η δομή δεν μπορεί να έχει οκταεδρική συμμετρία, και όντως, η περίθλαση ηλεκτρονίων συνδυασμένη με υψηλού επιπέδου υπολογισμούς δείχνουν ότι η καλύτερα περιγραφόμενη δομή της ένωσης είναι ότι περιέχει ένα κινητό μονήρες ζεύγος ηλεκτρονίων που αλλάζει θέσεις πάνω στις έδρες και τις ακμές του οκταέδρου που σχηματίζουν τα έξι (6) άτομα φθορίου της ένωσης, μεταβάλλοντας ανάλογα τη μοριακή συμμετρία με δυναμικό τρόπο[2].

Η φασματοσκοπία NMR των ισοτόπων 129Xe και 19F δείχνει ότι η ένωση έχει «τετραμετρική δομή»: τέσσερα (4) ισοδύναμα άτομα ξένου διατάσονται σε στις κορυφές τετραέδρου και περικυκλώνονται από ένα νέφος εικοσιτεσσάρων (24) ατόμων φθορίου που τοποθετούνται σε θέσεις που αντιστοιχούν στο μηχανισμό cogwheel.

Σε στερεή κατάσταση το XeF6 κρυσταλλώνεται σε έξι (6) πιθανά μοτίβα[3], που εμπεριέχουν μια που περιέχει ιόντα [XeF5]%+ και F-[4].

Χημική συμπεριφορά και εφαρμογές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Υδρόλυση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το εξαφθοριούχο ξένο υδρολύεται σε τρία (3) στάδια, σχηματίζοντας τελικά τριοξείδιο του ξένου (XeO3)[5]:

\mathrm{XeF_6 + H_2O \xrightarrow{} XeOF_4 + 2HF}
\mathrm{XeOF_4 + H_2O \xrightarrow{} XeO_2F_2 + 2HF}
\mathrm{XeO_2F_2 + H_2O \xrightarrow{} XeO_3 + 2HF}

Οξύ κατά Lewis[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το εξαφθοριούχο ξένο δρα σαν οξύ κατά Lewis σχηματίζοντας δυο ανιόντα:

\mathrm{XeF_6 + F^- \xrightarrow{} [XeF_7]^-}
\mathrm{[XeF_7]^- + F^- \xrightarrow{} [XeF_8]^{2-}}

Τα άλατα που περιέχουν το ανιόν [XeF6]2- είναι (σχετικά) πολύ σταθερά και διασπώνται μόνο από τους 400 °C και πάνω[6][7][8]. Έχει δειχθεί, με απλή κρυσταλλική ανάλυση ακτίνων Χ σε δινιτρωδοξενοοκταφθορίδιο [(NO)2XeF8], ότι το ανιόν έχει δομή τετραγωνικού αντιπρίσματος[9]. Τα άλατα του ανιόντος με νάτριο (Na) και με κάλιο (K) σχηματίζονται με απευθείας αντίδραση των αντίατοιχων φθοριούχων αλάτων με εξαφθοριούχο ξένο[8]:

\mathrm{XeF_6 + 2NaF \xrightarrow{} Na_2[XeF_8]}
\mathrm{XeF_6 + 2KF \xrightarrow{} K_2[XeF_8]}

Αυτά αντέχουν λιγότερο στη θέρμανση, σε σχέση με τα αντίστοιχα άλατα του ρουβίδιου και του καίσιου, που όμως σχηματίζουν πρώτα άλατα του επταφθοροξενιούχου ανιόντος [XeF7]-:

\mathrm{XeF_6 + RbF \xrightarrow{} Rb[XeF_7]}
 \mathrm{XeF_6 + CsF \xrightarrow{} Cs[XeF_7]}

Τα τελευταία πρέπει να πυρολυθούν επίμονα στους 50 °C και στους 20 °C για να σχηματίσουν τα κίτρινα[10] άλατα του οκταφθοροξενιούχου ανιόντος [XeF8]2-[6][7][8]:

\mathrm{2Rb[XeF_7] \xrightarrow{50^oC} Rb_2[XeF_8] + XeF_6}
\mathrm{2Cs[XeF_7] \xrightarrow{20^oC} Cs_2[XeF_8] + XeF_6}

Αυτά τα άλατα υδρολύονται με το νερό, δίνοντας διάφορα προϊόντα που περιέχουν ξένο και οξυγόνο[8].

Τα άλλα δυο φθορίδια του ξένου δεν παράγουν τόσο σταθερά σύμπλοκα με φθοριούχα άλατα.

Το εξαφθοριούχο ξένο αντιδρά με ισχυρούς δέκτες φθοριούχων ιόντων, όπως το RuF5[5] και το BrF3·AuF3[11], με τα οποία σχηματίζει ιόντα [XeF5]+:

\mathrm{XeF_6 + RuF_5 \xrightarrow{} [XeF_5][RuF_6]}
\mathrm{XeF_6 + BrF_3 \cdot AuF_3] \xrightarrow{} [XeF_5][AuF_4] + BrF_3}

Αναφορές και παρατηρήσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Melita Tramšek; Boris Žemva (December 5, 2006). "Synthesis, Properties and Chemistry of Xenon(II) Fluoride" (PDF). Acta Chim. Slov. 53 (2): 105–116. http://acta.chem-soc.si/53/53-2-105.pdf.
  2. Seppelt, Konrad (June 1979). "Recent Developments in the Chemistry of Some Electronegative Elements". Accounts of Chemical Research 12 (6): 211–216. doi:10.1021/ar50138a004.
  3. Sevim Hoyer; Thomas Emmler; Konrad Seppelt (October 2006). "The structure of xenon hexafluoride in the solid state". Journal of Fluorine Chemistry 127 (10): 1415–1422. doi:10.1016/j.jfluchem.2006.04.014. ISSN 0022-1139. edit
  4. James E. House (2008). Inorganic Chemistry. Academic Press. p. 569. ISBN 0123567866.
  5. 5,0 5,1 Appelman, E. H.; and J. G. Malm (June 1964). "Hydrolysis of Xenon Hexafluoride and the Aqueous Solution Chemistry of Xenon". Journal of the American Chemical Society 86 (11): 2141–2148. doi:10.1021/ja01065a009.
  6. 6,0 6,1 Holleman, A. F.; Wiberg,, E. (2001). Inorganic Chemistry. San Diego: Academic Press. ISBN 0-12-352651-5.
  7. 7,0 7,1 Riedel, Erwin; Janiak, Christoph (2007). Anorganische Chemie (7th ed.). Walter de Gruyter. p. 393. ISBN 3110189038.
  8. 8,0 8,1 8,2 8,3 Chandra, Sulekh (2004). Comprehensive Inorganic Chemistry. New Age International. p. 308. ISBN 8122415121.
  9. Peterson, W.; Holloway, H.; Coyle, A.; Williams, M. (Sep 1971). "Antiprismatic Coordination about Xenon: the Structure of Nitrosonium Octafluoroxenate(VI)". Science (New York, N.Y.) 173 (4003): 1238–1239. doi:10.1126/science.173.4003.1238. ISSN 0036-8075. PMID 17775218. edit
  10. Xenon". Encyclopaedia Britannica. Encyclopaedia Britannica Inc.. 1995.
  11. Cotton (2007). Advanced Inorganic Chemistry (6th ed.). Wiley-India. p. 591. ISBN 8126513381.