Дифтори́д ксено́на - Бинарное соединение фтора и ксенона, химическая формула XeF2. При обычных условиях — бесцветные кристаллы.

Одно из самых устойчивых соединений ксенона.

История Первое опубликованное сообщение о синтезе XeF2 было опубликовано в октябре 1962 года Черником с соавторами. Однако, вероятно, что XeF2 был впервые синтезирован Рудольфом Хоппе в Мюнстерском университете (Германия) в начале 1962 года в реакции смеси газообразных фтора и ксенона под воздействием электрического разряда, но это сообщение Хоппе было опубликовано позже First review on the subject by the pioneer of covalent noble gas compounds..

Вскоре Уикс, Черник и Мэтисон из Аргоннской национальной лаборатории сообщили о синтезе XeF2 в никелевом реакторе с прозрачными окнами из оксида алюминия в котором содержалась смесь равных частей ксенона и фтора под низким давлением, и реакция с образованием XeF2протекала при облучении этой смеси ультрафиолетовым излучением.

В 1965 году соединение было получено в реакции газообразного ксенона и дифторида кислорода.

Физико-химические свойства Обладает характерным тошнотворным запахом.

В инфракрасных спектрах наблюдается чёткий дублет полос поглощения с волновыми числами и

Термодинамические величины Свойство ЗначениеСтандартная энтальпия образования (298 К, в твёрдой фазе) −176 кДж/мольСтандартная энтальпия образования (298 К, в газовой фазе) −107,5 кДж/мольЭнтальпия плавления 16,8 кДж/мольЭнтальпия возгонки 50,6 кДж/мольЭнтропия образования (298 К, в газовой фазе) 259,403 Дж/(моль·К)Теплоёмкость (298 К, в газовой фазе) 54,108 Дж/(моль·К)

Растворимость Растворитель ЗначениеЖидкий аммиак Не растворимАцетонитрил РастворимВода (при 0 °C) 2,5 г/100 млДиоксид серы РастворимПентафторид иода 153,8 г/100 млТрифторид брома РастворимФтороводород Растворим

Строение

Молекула дифторида ксенона линейная. Длины обеих связей Xe-F равны

Получение Синтез проводят из простых веществ при нагревании, ультрафиолетовом облучении или действии электрического разряда:

Xe + F2 -> XeF2.

Продукты реакции конденсируют при Очистку проводят методом фракционной дистилляции.

Механизм данной реакции достаточно интересный, и, по-видимому, в нём как-то участвуют молекулы фтороводорода, которыми обычно загрязнён газообразный фтор. Это обнаружили Шмарк и Лютар, которые для синтеза использовали неочищенный от водорода фтор, и при этом скорость реакции выросла в 4 раза по сравнению с использованием чистого фтора.

Также известен метод получения дифторида ксенона из фторида кислорода(II) и ксенона. Для этого смесь газов помещают в никелевый сосуд и нагревают до под давлением:

2 Xe + 2 OF2 -> 2 XeF2 + O2.

В России производство дифторида ксенона налажено на Сибирском химическом комбинате.

Дифторид ксенона образуется также при реакции ксенона с диоксидифторидом при

Химические свойства При возгонке дифторид ксенона диспропорционирует на свободный ксенон и тетрафторид ксенона:

2 XeF2 -> Xe + XeF4.

В холодной подкисленной воде разлагается достаточно медленно, зато в щелочной среде разложение идёт быстро:

2 XeF2 + 4 NaOH -> 2 Xe ^ + 4 NaF + 2 H2O + O2 ^.

Xe-F является менее активным окислителем чем молекулярный фтор.

Образование координационных соединений XeF2 может выступать в качестве лиганда в комплексных соединениях. Например, для раствор его в жидком фтороводороде возможна реакция:

Mg[AsF6]2 + 4 XeF2 -> [Mg(XeF2)4][AsF6]2

Рентгеноструктурный анализ показывает, что в этом соединении атом магния связан с шестью атомами фтора, 4 из которых являются мостиками между атомами магния и ксенона.

Известно множество подобных реакций получения соединений вида [M^x(XeF2)_n](AF6)_x, в которых в качестве атома M могут выступать Ca, Sr, Ba, Pb, Ag, La или Nd, а атомом A могут быть As, Sb или P.

Такие реакции протекают при большом избытке дифторида ксенона.

В твердофазной системе в присутствии фторида цезия некоторые металлы (Ce, Pr, Nd, Tb, Dy, Tu) могут образовывать комплексные соединения вида Cs3[CeF7].

С пентафторидом мышьяка образуется гексафторарсенат трифтордиксенона, в котором в качестве катиона выступает молекулярный ион Xe2F3^+.

Также известны соединения в которых катионом является Xe2^+:

AsF5 + 2 XeF2 -> Xe2F3[AsF_6].

Реакции фторирования с простыми веществами XeF2 фторирует Mn, W, Nb, Sb, Sn, Ti, S, P, Te, Ge, Si до высших фторидов в интервале температур от до Нагревание реакционной смеси до приводит к взаимодействию дифторида ксенона с оксидами и солями многих металлов.

В твердофазной системе при нагревании окисляет Ce, Pr и Tb до тетрафторидов.

Реакции окисления Водный раствор дифторида окисляет броматы до перброматов:

KBrO3 + XeF2 + H2O -> KBrO4 + Xe ^ + 2 HF.

Окислительное фторирование Пример окислительного фторирования для теллурорганического соединения (тут атом теллура меняет степень окисления от +4 до +6):

Ph3TeF + XeF2 -> Ph3TeF3 + Xe ^.

Восстановительное фторирование Пример восстановительного фторирования (тут атом хрома меняет степень окисления от +6 до +5):

2 CrO2F2 + XeF2 -> 2 CrOF3 + Xe + O2.

Фторирование ароматических соединений Фторирование ароматических соединений идёт по механизму электрофильного замещения:

При этом возможно и восстановительное фторирование (за счет растворителя):

Фторирование непредельных соединений Достаточно селективно можно проводить фторирование диеновых производных в 1,2-положения:

Фторирующее декарбоксилирование Дифторид ксенона декарбоксилирует карбоновые кислоты, при этом образуются соответствующие фторалканы:

RCOOH + XeF2 -> RF + CO2 + Xe + HF.

Применение Один из самых мощных фторирующих агентов. Применяют для получения высокотемпературных сверхпроводников на основе сложных слоистых оксофторидов меди Является достаточно перспективным для дезинфекции труднодоступных мест Дифторид ксенона используется для травления кремния при иготовлении микроэлектромеханических систем. Процесс основан на реакции:

2 XeF2 + Si -> SiF4 + 2 Xe.

Примечания

См. также Тетрафторид ксенона Гексафторид ксенона

Литература Джолли У. И. Синтезы неорганических соединений. М.: Мир, 440 с. — 1967 г. Некрасов Б. В. Основы общей химии. В 2-х томах, М.:Химия, 1973 г. Tius, M. A., Tetrahedron, Volume 51, Issue 24, 12 June 1995, Pages 6605-6634. Weeks, J., Matheson, M. Xenon Difluoride. Inorganic Syntheses. № 8, 1966. Williamson, S. Xenon Difluoride. Inorganic Syntheses № 11, 1968. Šmalc, A., Lutar, K. Xenon Difluoride (Modification). Inorganic Syntheses № 29, 1992. Halpem D. F. «Xenon(II) Fluoride» in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. 2004, J.Wiley & Sons, New York.

Категория:Соединения ксенона К