Фторид ксенона(VI)
Гексафторид ксенона — XeF6, бинарное неорганическое химическое соединение ксенона с фтором, представляющее собой при комнатной температуре бесцветные кристаллы. Формально является высшим фторидом ксенона. Обладает чрезвычайно высокой химической активностью, агрессивностью.
Физико-химические свойства
Получение
- Обычно гексафторид получают длительным нагревом дифторида ксенона (XeF2) при 300°C под давлением 60 атм( в качестве катализатора используется фторид никеля):
- Однако известный советский учёный академик Легасов впервые в мире осуществил каталитический синтез гексафторида ксенона из простых веществ:
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 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.
Достаточно хорошо изучены 3 кристаллические структуры вещества:
Химические свойства
Водой бурно гидролизуется до триоксида ксенона и плавиковой кислоты в три этапа. Все промежуточные продукты гидролиза выделены в индивидуальном состоянии:
X e F 6 + H 2 O → X e O F 4 + 2 H F {displaystyle {mathsf {XeF_{6}+H_{2}O ightarrow XeOF_{4}+2HF}}} X e O F 4 + H 2 O → X e O 2 F 2 + 2 H F {displaystyle {mathsf {XeOF_{4}+H_{2}O ightarrow XeO_{2}F_{2}+2HF}}} X e O 2 F 2 + H 2 O → X e O 3 + 2 H F {displaystyle {mathsf {XeO_{2}F_{2}+H_{2}O ightarrow XeO_{3}+2HF}}}При растворении в жидком фтороводороде происходит частичная диссоциация:
X e F 6 + H F ⇄ X e F 5 + + H F 2 − {displaystyle {mathsf {XeF_{6}+HF ightleftarrows XeF_{5}^{+}+HF_{2}^{-}}}}Гексафторид ксенона является достаточно сильной кислотой Льюиса. В присутствии фторид-ионов возможно протекание следующих реакций:
X e F 6 + F − → [ X e F 7 ] − {displaystyle {mathsf {XeF_{6}+F^{-} ightarrow [XeF_{7}]^{-}}}} [ X e F 7 ] − + F − → [ X e F 8 ] 2 − {displaystyle {mathsf {[XeF_{7}]^{-}+F^{-} ightarrow [XeF_{8}]^{2-}}}}Например, вещество легко реагирует с фторидами щелочных металлов (кроме LiF):
X e F 6 + R b F → R b [ X e F 7 ] {displaystyle {mathsf {XeF_{6}+RbF ightarrow Rb[XeF_{7}]}}}Однако при нагревании таких солей выше 50 °C происходит разложение:
2 R b X e F 7 → X e F 6 + R b 2 [ X e F 8 ] {displaystyle {mathsf {2RbXeF_{7} ightarrow 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, которые впервые получили ещё 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.
Также были сообщения о получении высшего фторида XeF8 из XeF6 и F2, однако эти данные не подтвердились. Существование октафторида ксенона не возможно из-за размера атома ксенона: атомы фтора были бы очень близко расположены относительно друг друга, и сила отталкивания одноименных зарядов была бы больше энергии связи Xe-F.
Применение
- Гексафторид ксенона — мощный фторирующий агент.
- Возможно применение в качестве окислителя ракетного топлива.
Биологическая роль и токсичность
Фторид ксенона (VI) XeF6 (гексафторид ксенона) очень ядовит, сильный окислитель. Предельно допустимая концентрация фторида ксенона (VI) составляет не более 0,05 мг/м³.