Υποφθοριώδες οξύ

Υποφθοριώδες οξύ
Γενικά
Όνομα IUPAC	Υποφθοριώδες οξύ
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	HOF
Μοριακή μάζα	36,0057 ± 0,0004 amu
Αριθμός CAS	14034-79-8
SMILES	FO
InChI	1S/FHO/c1-2/h2H
PubChem CID	123334
ChemSpider ID	109936
Δομή
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	-117 °C
Σημείο βρασμού	<0 °C
Εμφάνιση	ωχροκίτρινο υγρό
Χημικές ιδιότητες
Αυτοδιάσπαση	0 °C
	Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το υποφθοριώδες οξύ είναι ανόργανη χημική ένωση, με μοριακό τύπο H O F. Είναι το μόνο γνωστό οξοξύ του φθορίου, αλλά και το μόνο γνωστό οξοξύ στο οποίο το κύριο άτομο παίρνει ηλεκτρόνια από το οξυγόνο για να δημιουργήσει αρνητική οξειδωτική βαθμίδα. Η οξειδωτική βαθμίδα του οξυγόνου στο υποφθοριώδες οξύ είναι 0. Επίσης, το υποφθοριώδες οξύ είναι το μόνο υπαλογονώδες οξύ που μπορεί να απομονωθεί στη στερεή κατάσταση. Αποτελεί ενδιάμεσο προϊόν της οξείδωσης του νερού από στοιχειακό φθόριο. Κατά τη διάρκεια αυτής της διεργασίας συμπαράγονται (ενδιάμεσα ή τελικά) υδροφθόριο (HF), διφθοριούχο οξυγόνο (OF₂), υπεροξείδιο του υδρογόνου (H₂O₂), όζον (O₃) και (δι)οξυγόνο (O₂).

Παράγεται σε χημικά καθαρή μορφή με επίδραση στοιχειακού αερίου φθορίου σε πάγο, στους -40°C. Μετά την παραγωγή του συλλέγεται στην αέρια κατάσταση και συμπυκνώνεται στην υγρή:

$\mathrm {6F_{2}+6H_{2}O\xrightarrow {-40^{o}C} 8HF+4HOF+O_{2}}$

Η ένωση έχει χαρακτηριστεί στη στερεή φάση, με κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ^[2], εμφανίζοντας μια «γωνιακή» μοριακή δομή (με δεσμική γωνία) 101°. Τα μήκη των δεσμών O-F και O-H, που περιέχει, είναι αντιστοίχως 144,2 pm και 96,4 pm. Η δομή του στη στερεή κατάσταση αποτελείται από αλυσίδες O-H...O^[3]. Η δομή του έχει αναλυθεί επίσης στην αέρια κατάσταση, όπου η δεσμική γωνία του είναι 97,2°.

Χημική συμπεριφορά και εφαρμογές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το υποφθοριώδες οξύ είναι εκρηκτικό, διασπώμενο από τους 0°C σε υδροφθόριο και οξυγόνο^[2]:

$\mathrm {2HOF{\xrightarrow {0^{o}C}}2HF+O_{2}}$

Όταν χρειάζεται η χρήση του, συνήθως παράγεται «in situ», με διαβίβαση αερίου φθορίου μέσα σε ένυδρο αιθανονιτρίλιο (CH₃CN), εξυπηρετώντας ως ένα πολύ (ισχυρό) ηλεκτρονιόφιλο αντιδραστήριο, , γνωστού με την ονομασία «αντιδραστήριο Ροζέν» (Rozen's reagent), που χρησιμεύει για τη μεταφορά οξυγόνου^[4]^[5]^[6] (ή και ολόκληρου υδροξυλίου) Με την επίδραση υποφθοριώδους οξέος σε φαινανθρολίνη παράγεται διοξείδιο 1,10-φαινανθρολίνης^[7], πάνω από 50 χρόνια μετά από την πρώτη ανεπιτυχή απόπειρα^[8].

Όταν αντιδρά με το νερό, σχηματίζεται υπεροξείδιο του υδρογόνου:

$\mathrm {H_{2}O+HOF{\xrightarrow {}}HF+H_{2}O_{2}}$

Όταν αντιδρά με φθόριο, σχηματίζεται διφθοριούχο οξυγόνο:

$\mathrm {F_{2}+HOF{\xrightarrow {}}HF+OF_{2}}$

Τέλος, αποτελώντας τη μόνη πηγἠ «θετικού» υδροξυλίου (OH^δ+), δίνει αντιδράσεις προσθήκης σε πολλαπλούς δεσμούς, αντίθετα από τα υπόλοιπα υπαλογονώδη οξέα. Για παράδειγμα:

$\mathrm {RCH=CH_{2}+HOF\xrightarrow {} RCHFCH_{2}OH}$

Σημειώνεται ότι για κάθε άλλο αλογόνο (X), είναι:

$\mathrm {RCH=CH_{2}+HOX{\xrightarrow {}}RCH(OH)CH_{2}X}$

Υποφθοριώδη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τα υποφθοριώδη είναι παράγωγα του ανιόντος OF^-, που είναι η συζυγής βάση του υπoφθοριώδους οξέος. Ένα παράδειγμα υποφθοριώδους ένωσης είναι το υποφθοριώδες τριφθορομεθύλιο (CF₃OF), που θεωρητικά είναι ο εστέρας του υποφθοριώδους οξέος και της ασταθούς τριφθορομεθανόλης (CF₃OH). Τα άλατα του υποφθοριώδους οξέος, όμως, είναι (στην πραγματικότητα) άγνωστα. Μόνο από την πρωτονιομένη μορφή του ελεύθερου υποφθοριώδους οξέος (H₂ΟF⁺) έχουν παρατηρηθεί λίγα άλατα, και αυτά μόνο σε μορφή συμπλόκων τους.

Δείτε επίσης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το υποχλωριώδες οξύ (HOCl) είναι μια «συγγενική» ένωση, που έχει μεγαλύτερη τεχνολογική σημασία, αλλά δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ σε χημικά καθαρή μορφή, παρά μόνο στη μορφή διαλυμάτων της.

Αναφορές και σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

↑ Σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες από το σημείο τήξης του και μικρότερες από τo σημείο βρασμού του.
↑ ^2,0 ^2,1 W. Poll, G. Pawelke, D. Mootz, E. H. Appelman (1988). "The Crystal Structure of Hypofluorous Acid : Chain Formation by O-Η · · · Ο Hydrogen Bonds". Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 27 (3): 392–3. doi:10.1002/anie.198803921.
↑ Τα αποσιωπητικά παριστάνουν δεσμό υδρογόνου
↑ Rozen, Shlomo (2001). «Hypofluorous Acid». Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. doi:10.1002/047084289X.rh074. ISBN 0471936235.
↑ Rozen, Shlomo (2014). «HOF·CH3CN: Probably the Best Oxygen Transfer Agent Organic Chemistry Has To Offer». Acc. Chem. Res. 47 (8): 2378–2389. doi:10.1021/ar500107b. PMID 24871453.
↑ Singh, Raman; Kaur, Rajneesh; Gupta, Tarang; Kulbir, Kulbir; Singh, Kuldeep (2019). «Applications of Rozen's Reagent in Oxygen-Transfer and C-Η Activation Reactions». Synthesis 51 (2): 371–383. doi:10.1055/s-0037-1609638.
↑ S. Rozen, S. Dayan (1999). "At Last, 1,10-Phenanthroline-N,N'-dioxide, A New Type of Helicene, has been Synthesized using HOF·CH3CN". Angew. Chem. Int. Ed. 38 (23): 3471–3. doi:10.1002/(SICI)1521-3773(19991203)38:23<3471::AID-ANIE3471>3.0.CO;2-O.
↑ F. Linsker, R.L. Evans (1946). "Phenanthroline Di-N-oxides". J. Am. Chem. Soc. 68 (3): 403. doi:10.1021/ja01207a019.

[1] Σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες από το σημείο τήξης του και μικρότερες από τo σημείο βρασμού του.

[Poll-2] 2,0 ^2,1 W. Poll, G. Pawelke, D. Mootz, E. H. Appelman (1988). "The Crystal Structure of Hypofluorous Acid : Chain Formation by O-Η · · · Ο Hydrogen Bonds". Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 27 (3): 392–3. doi:10.1002/anie.198803921.

[3] Τα αποσιωπητικά παριστάνουν δεσμό υδρογόνου

[ACR-4] Rozen, Shlomo (2001). «Hypofluorous Acid». Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. doi:10.1002/047084289X.rh074. ISBN 0471936235.

[5] Rozen, Shlomo (2014). «HOF·CH3CN: Probably the Best Oxygen Transfer Agent Organic Chemistry Has To Offer». Acc. Chem. Res. 47 (8): 2378–2389. doi:10.1021/ar500107b. PMID 24871453.

[:0-6] Singh, Raman; Kaur, Rajneesh; Gupta, Tarang; Kulbir, Kulbir; Singh, Kuldeep (2019). «Applications of Rozen's Reagent in Oxygen-Transfer and C-Η Activation Reactions». Synthesis 51 (2): 371–383. doi:10.1055/s-0037-1609638.

[7] S. Rozen, S. Dayan (1999). "At Last, 1,10-Phenanthroline-N,N'-dioxide, A New Type of Helicene, has been Synthesized using HOF·CH3CN". Angew. Chem. Int. Ed. 38 (23): 3471–3. doi:10.1002/(SICI)1521-3773(19991203)38:23<3471::AID-ANIE3471>3.0.CO;2-O.

[8] F. Linsker, R.L. Evans (1946). "Phenanthroline Di-N-oxides". J. Am. Chem. Soc. 68 (3): 403. doi:10.1021/ja01207a019.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]