Гексафторид ксенона

Гексафторид ксенона
Общие
Систематическое наименование	Фторид ксенона (VI)
Химическая формула	XeF6
Отн. молек. масса	245 а. е. м.
Физические свойства
Плотность вещества	3,56 г/см³
Состояние (ст. усл.)	бледно-жёлтый газ
Термические свойства
Температура плавления	49,25 °C
Температура кипения	75,6 °C
Классификация
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°С)	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:

3XeF₂ → 2Xe + XeF₆

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

Xe + 3F₂ → XeF₆

Строение

Исследование кристаллической структуры гексафторида ксенона заняло долгие годы. Однако, в результате применения современных физико-химических методов исследования, удалось выявить шесть различных кристаллических модификаций. Например, при исследовании изотопно обагощенного соединения ¹²⁹Xe¹⁹F₆ методом ¹⁹F-ЯМР-спектроскопии было установленно, 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 гидролизуется до триоксида ксенона и плавиковой кислоты в три этапа. Все промежуточные продукты гидролиза выделены в индивидуальном состоянии:

XeF₆ + H₂O → XeOF₄ + 2HF

XeOF₄ + H₂O → XeO₂F₂ + 2HF

XeO₂F₂ + H₂O → XeO₃ + 2 HF

При растворении в жидком фтороводороде происходи частичная диссоциация:

XeF₆ + HF → XeF₅⁺ + HF₂^-.

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

XeF₆ + F⁻ → XeF₇⁻

XeF₇⁻ + F− → XeF₈²⁻

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

XeF₆ + RbF → RbXeF₇.

Однако при нагревании таких солей выше 50°С, происходит разложение:

2RbXeF₇ → XeF₆ + Rb₂XeF₈.

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

С фторидами менне активных элементов, гексафторид ксенона образует двойные соли^[4], которые впервые получили еще в 1967 году. Например, были получены 4XeF₆·GeF₄, 2XeF₆·GeF₄ and 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 соотношение 1:1. При этом образуются белые устойчивые кристаллы, слаболетучие при комнатное температуре (давление паров составляет около 1 мм.рт.ст). XeF₆·BF₃ плавится при 80°С с образованием жёлтой вязкой жидкости.^[5]

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

Применение

• Гексафторид ксенона — мощный фторирующий агент.
• Возможно применение в качестве окислителя ракетного топлива.
• Перспективным является применение гексафторида ксенона как взрывчатого вещества, так как вещество является достаточно бризантным, а по силе детонации схоже с тротилом.

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-ух томах., М:Химия, 1973 г.