Фторид ксенона(VI)

Фторид ксенона(VI)
Общие
Систематическое наименование	Фторид ксенона(VI)
Химическая формула	XeF6
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	бесцветные кристаллы
Отн. молек. масса	245 а. е. м.
Плотность	3,56 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	49,25 °C
Температура кипения	75,6 °C
Классификация
Рег. номер CAS	13693-09-9

Гексафтори́д ксено́на — соединение ксенона с фтором, представляющее собой при комнатной температуре бесцветные кристаллы. Обладает чрезвычайно высокой химической активностью, агрессивностью.

Физико-химические свойства

Свойство	Значение[1]
Диэлектрическая проницаемость (при 55 °C)	4,1
Энтальпия образования (298К, в газовой фазе)	−277,2 кДж/моль
Энтропия образования (298К, в газовой фазе)	387,242 Дж/(моль·К)
Теплоёмкость (298К, в газовой фазе)	131,168 Дж/(моль·К)
Энтальпия плавления	5,74 кДж/моль
Энтальпия возгонки	60,8 кДж/моль

Получение

• Обычно гексафторид получают длительным нагревом дифторида ксенона (XeF₂) при 300 °C под давлением 60 атм:

$\mathsf{3XeF_2 \rightarrow 2Xe + XeF_6}$

• Однако известный советский учёный академик Легасов впервые в мире осуществил каталитический синтез гексафторида ксенона из простых веществ:

$\mathsf{Xe + 3F_2 \rightarrow XeF_6}$

Строение

Исследование кристаллической структуры гексафторида ксенона заняло долгие годы. Однако удалось выявить шесть различных кристаллических модификаций. Например, при исследовании изотопно обогащённого соединения ¹²⁹Xe¹⁹F₆ методом ¹⁹F-ЯМР-спектроскопии было установлено, что при стандартных условиях четыре атома ксенона находятся в одинаковом электронном окружении из 24 атомов фтора.^[2]

Достаточно хорошо изучены 3 кристаллические структуры вещества:

№	Температура перехода, °C	Строение
1	>10	Моноклинная, 8 XeF6 в ячейке
2	10÷-25	Орторомбическая, 16 XeF6 в ячейке
3	−25	Моноклинная, 64 XeF6 в двойной ячейке[3]

Химические свойства

Водой бурно гидролизуется до триоксида ксенона и плавиковой кислоты в три этапа. Все промежуточные продукты гидролиза выделены в индивидуальном состоянии:

$\mathsf{XeF_6 + H_2O \rightarrow XeOF_4 + 2HF}$

$\mathsf{XeOF_4 + H_2O \rightarrow XeO_2F_2 + 2HF}$

$\mathsf{XeO_2F_2 + H_2O \rightarrow XeO_3 + 2HF}$

При растворении в жидком фтороводороде происходит частичная диссоциация:

$\mathsf{XeF_6 + HF \rightleftarrows XeF_5^+ + HF_2^-}$

Гексафторид ксенона является достаточно сильной кислотой Льюиса. В присутствии фторид-ионов возможно протекание следующих реакций:

$\mathsf{XeF_6 + F^- \rightarrow [XeF_7]^-}$

$\mathsf{[XeF_7]^- + F^- \rightarrow [XeF_8]^{2-}}$

Например, вещество легко реагирует с фторидами щелочных металлов (кроме LiF):

$\mathsf{XeF_6 + RbF \rightarrow Rb[XeF_7]}$

Однако при нагревании таких солей выше 50 °C происходит разложение:

$\mathsf{2RbXeF_7 \rightarrow XeF_6 + Rb_2[XeF_8]}$

Соединения состава M₂XeF₈ достаточно устойчивы. Например, натриевое производное устойчиво до 100 °C, а цезиевое — до 400 °C.

С фторидами менее активных элементов гексафторид ксенона образует двойные соли^[4], которые впервые получили еще в 1967 году. Например, были получены 4XeF₆·GeF₄, 2XeF₆·GeF₄ и XeF₆·GeF₄, но получить аналогичное соединение с фторидом кремния не удалось, за счёт слабой основной функции SiF₄. Вещество также взаимодействует с BF₃ и AsF₅ в соотношении 1:1. При этом образуются белые устойчивые кристаллы, слаболетучие при комнатной температуре (давление паров составляет около 1 мм.рт.ст). XeF₆·BF₃ плавится при 80 °C с образованием жёлтой вязкой жидкости.^[5]

Также были сообщения о получении высшего фторида XeF₈ из XeF₆ и F₂, однако эти данные не подтвердились.

Применение

• Гексафторид ксенона — мощный фторирующий агент.
• Возможно применение в качестве окислителя ракетного топлива.

Примечания

1. ↑ Физико-химические данные о соединении
2. ↑ The structure of xenon hexafluoride in the solid state. Journal of Fluorine Chemistry Volume 127, Issue 10, Pages 1415—1422
3. ↑ Xenon Hexafluoride: Structural Crystallography of Tetrameric Phases R.D. Burbank, G. R. Jones. Science Vol. 171. №. 3970, pp. 485—487
4. ↑ Изучение системы XeF₆-GeF₄ и XeF₆-SiF₄
5. ↑ Xenon Hexafluoride Complexes. Science. Vol. 144. no. 3618, p. 537

См. также

• Фтор
• Ксенон
• Тетрафторид ксенона
• Дифторид ксенона

Литература

• Holleman A.F., Wiberg E. Inorganic Chemistry. Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
• Некрасов Б. В. Основы общей химии. В 2-х томах., М.: Химия, 1973 г.