Τετραφθοριούχο ξένο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Τετραφθοριούχο ξένο
Xenon tetrafluoride.gif
Xenon-tetrafluoride-3D-balls.png
Xenon-tetrafluoride-3D-vdW.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Τετραφθοριούχο ξένο
Άλλες ονομασίες ξενοτετραφθορίδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος XeF4
Μοριακή μάζα 207,2836 amu
Αριθμός CAS 13709-61-0
SMILES FXe(F)(F)F
PubChem CID 123324
Δομή
Γωνία δεσμού 90°
Μοριακή γεωμετρία Επίπεδη τετραγωνική
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο βρασμού 117 °C
Πυκνότητα 4.040 kg/m3
Διαλυτότητα
στο νερό
Διασπάται
Εμφάνιση Λευκό στερεό
Χημικές ιδιότητες
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες (25°C, 100 kPa).

Το τετραφθοριούχο ξένο ή ξενοτετραφθορίδιο είναι μια από τις χημικές ενώσεις που παράγονται από το ευγενές αέριο ξένο. Ήταν η πρώτη δυαδική ένωση (δηλαδή ένωση δύο στοιχείων) ευγενούς αερίου που ανακαλύφθηκε[1]. Σχηματίζεται με ολική σύνθεση ξένου και διφθορίου (F2), σε μοριακή αναλογία 1:2[2][3]. Η αντίδραση είναι εξωθερμική, παράγοντας 251 kJ/mole Xe[1].

Η μοριακή του δομή καθορίστηκε με φασματοσκοπία NMR και κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ το 1963[4][5]. Πρόκειται για ένα επίπεδο τετραγωνικό μόριο και αυτό επιβεβαιώθηκε με μελέτη περίθλασης νετρονίων[6] και δικαιολογήθηκε με τη θεωρία VSEPR, επειδή το ξένο έχει δυο μονήρη ζεύγη ηλεκτρονίων πάνω και κάτω από το μοριακό επίπεδο.

Όπως όλα τα φθορίδια του ξένου είναι σταθερό στις συνηθισμένες θερμοκρασίες. Αντιδρά έντονα με το νερό, ακόμη και απορροφώντας υγρασία από τον ατμοσφαιρικό αέρα και γι' αυτό πρέπει να διατηρείται σε άνυδρες συνθήκες.

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το ξενοτετραφθορίδιο παράγεται με θέρμανση μίγματος ξένου και διφθορίου σε αναλογία 1:3 σε νικέλινο δοχείο στους 400 °C. Συμπαράγεται επίσης και μια ποσότητα ξενοεξαφθορίδιου, σε αναλογία που αυξάνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης του διφθορίου[7]:

\mathrm{Xe + 2F_2 \xrightarrow[Ni]{400^oC} XeF_4 + 251 kJ/mole}

Χημική συμπεριφορά και εφαρμογές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

To ξενοτετραφθορίδιο υδρολύεται με νερό σχημαρίζοντας ξένο, διοξυγόνο, υδροφθορικό οξύ (HF) και ένυδρο τριοξείδιο του ξένου[8]:

\mathrm{2XeF_4 + 4H_2O \xrightarrow{} Xe + \frac{1}{2}O_2 + 8HF + XeO_3}

Αντιδρά με φθοριούχο τετραμεθυλοαμμώνιο σχηματίζοντας πενταφθοροξενιούχο τετραμεθυλοαμμώνιο, που περιέχει το πενταγωνικό ανιόν [XeF5]-:

\mathrm{XeF_4 + [(CH_3)_4N]F \xrightarrow{} [(CH_3)_4N][XeF_5]}

Το ίδιο ανιόν σχηματίζεται και με αντίδραση με φθοριούχο καίσιο[9]:

\mathrm{XeF_4 + CsF \xrightarrow{} Cs[XeF_5]}

Το ξενοτετραφθορίδιο αντιδρά με το πενταφθοριούχο βισμούθιο (BiF5) σχηματίζοντας το ξενοτριφθοριούχο κατιόν ([XeF3]+)[10]:

\mathrm{XeF_4 + BiF_5 \xrightarrow{} [XeF_3][BiF_6]}

Το ίδιο κατιόν ανιχνεύθηκε με φασματοσκοπία NMR στο άλας [XeF3][Sb_2F_{11}][11]

Στους 400 °C το ξενοτετραφθορίδιο αντιδρά με ξένο σχηματίζοντας ξενοδιφθορίδιο (XeF2)[7]:

\mathrm{XeF_4 + Xe \xrightarrow{400^oC} 2XeF_2}

Ακόμη, αντιδρά με το λευκόχρυσο (Pt) σχηματίζοντας τετραφθοριούχο λευκόχρυσο (PtF4) και ξένο[7]:

\mathrm{XeF_4 + Pt \xrightarrow{} PtF_4 + Xe}

Μια εφαρμογή του ξενοτετραφθορίδιου είνσι να αποσυνθέτει ελαστικά σιλικόνης ώστε να μελετηθεί η παρουσία σ' αυτήν μεταλλικών προσμίξεων: Αντιδρά με τη σιλικόνη σχηματίζοντας απλά αέρια προϊόντα, αφήνοντας πίσω τιε μεταλλικές προσμείξεις[12].

Αναφορές και παρατηρήσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. 1,0 1,1 Zumdahl (2007). Chemistry. Boston: Houghton Mifflin. p. 243. ISBN 0-618-52844-X.
  2. Claassen, H. H.; Selig, H.; Malm, J. G. (1962). "Xenon Tetrafluoride". J. Am. Chem. Soc. 84 (18): 3593. doi:10.1021/ja00877a042.
  3. C. L. Chernick, H. H. Claassen, P. R. Fields 1, H. H. Hyman, J. G. Malm, W. M. Manning, M. S. Matheson, L. A. Quarterman, F. Schreiner, H. H. Selig, I. Sheft, S. Siegel, E. N. Sloth, L. Stein, M. H. Studier, J. L. Weeks, and M. H. Zirin (1962). "Fluorine Compounds of Xenon and Radon". Science 138 (3537): 136–138. doi:10.1126/science.138.3537.136. PMID 17818399.
  4. Thomas H. Brown, E. B. Whipple, and Peter H. Verdier (1963). "Xenon Tetrafluoride: Fluorine-19 High-Resolution Magnetic Resonance Spectrum". Science 140 (3563): 178. doi:10.1126/science.140.3563.178. PMID 17819836.
  5. James A. Ibers and Walter C. Hamilton (1963). "Xenon Tetrafluoride: Crystal Structure". Science 139 (3550): 106–107. doi:10.1126/science.139.3550.106. PMID 17798707.
  6. Burns, John H.; Agron, P. A.; Levy, Henri A. "Xenon Tetrafluoride Molecule and Its Thermal Motion: A Neutron Diffraction Study". Science 139 (3560): 1208–1209.
  7. 7,0 7,1 7,2 Allen J. Bard; Roger Parsons; Joseph Jordan; International Union of Pure and Applied Chemistry (1985). Standard Potentials in Aqueous Solution. CRC Press. pp. 767–768. ISBN 0824772911.
  8. Williamson; Koch, C. W. (Mar 1963). "Xenon Tetrafluoride: Reaction with Aqueous Solutions". Science (New York, N.Y.) 139 (3559): 1046–1047. doi:10.1126/science.139.3559.1046. ISSN 0036-8075. PMID 17812981. edit.
  9. Charlie Harding; David Arthur Johnson; Rob Janes (2002). Elements of the p block (Volume 9 of Molecular world). Royal Society of Chemistry. p. 93. ISBN 0854046909.
  10. Hitomi Suzuki; Yoshihiro Matano (2001). Organobismuth chemistry. Elsevier. p. 8. ISBN 0444205284.
  11. Gillespie, R. J.; B. Landa; G. J. Schrobilgen (1971). "Trifluoroxenon(IV)µ-fluoro-bispentafluoroantimonate(V): the XeF+ 3 cation". Journal of the Chemical Society D: Chemical Communications: 1543–1544. doi:10.1039/C29710001543. edit
  12. Xenon tetrafluoride as a decomposition agent for silicone rubber for isolation and atomic emission spectrometric determination of trace metals". Analytica Chimica Acta 340 (1-3): 1–3. March 1997. doi:10.1016/S0003-2670(96)00563-6. edit