Дифтори́д крипто́на KrF2 — летучие бесцветные кристаллы, первое открытое соединение криптона. Весьма химически активное вещество. При повышенных температурах разлагается на фтор и криптон.
Физико-химические свойства
Растворимость
Строение и кристаллические модификации
Дифторид криптона может существовать в одной из двух кристаллических модификаций: α-форма и β-форма. β-KrF2 устойчива при температурах выше −80 °C. При более низких температурах устойчива α-форма.
Элементарная ячейка кристаллической решетки β-формы является тетрагональной со следующими параметрами ячейки:
Методы получения
Дифторид криптона можно получить многими способами из простых веществ. Ниже рассмотрены методы синтеза KrF2 в порядке увеличения скорости получения продукта. Общая схема реакции следующая:
Активация электрическим разрядом
При этом методе также частично образуется тетрафторид криптона. Смесь фтора с криптоном в соотношении от 1:1 до 1:2 под давлением от 40 до 60 мм рт. ст. активируется мощным электрическим разрядом (сила тока 30 мА, напряжение 500—1000 В)[2]. Скорость такого синтеза может достигать четверти грамма в час, однако метод нестабилен и чувствителен к внешним факторам[3][4].
Протонная бомбардировка
Используя бомбардировку смеси простых веществ при температуре 133 К разогнаными в поле 10 МВ протонами, можно получить дифторид криптона со скоростью около одного грамма в час[2]. Однако, при достижении некоторого содержания дифторида криптона в смеси, скорость реакции сильно замедляется вплоть до прекращения синтеза за счёт конкурирующего распада продукта реакции под действием бомбардировки.
Фотохимический метод
Фотохимический метод получения основан на действии ультрафиолетового излучения с длиной волны 303—313 нм на смесь фтора и криптона. При этом можно получать продукт со скоростью 1,22 грамма в час[3]. Более жёсткое излучение (с длиной волны менее 300 нм) активирует обратный процесс распада дифторида. Наиболее оптимальной температурой является 77 К, при этой температуре криптон находится в твёрдом состоянии, а фтор — в жидком.
Температурная активация
Твёрдый криптон должен находиться на некотором расстоянии от газообразного фтора, который нагревается до 680 °C[2], при этом молекулы фтора распадаются на свободные радикалы, и фтор окисляет криптон. Нагревание ведётся раскалённой проволокой, при этом за счёт резкого градиента температуры (до 900 градусов/см) можно подобрать условия, при которых криптон не переходит в газовую фазу. Этим методом можно получать дифторид криптона со скоростью до 6 граммов/час[2].
Химические свойства
- При резком нагревании разлагается со взрывом на простые вещества:
- Бурно реагирует с водой (выше 10 °C со взрывом):
- Очень сильный фторирующий агент. Вступает во взаимодействие с большинством элементов, при этом в качестве продуктов выделяются высшие фториды элементов и криптон. Благодаря дифториду криптона, были получены такие уникальные вещества, как пентафторид золота (AuF5), тетрафторид празеодима (PrF4), соли гексафторброма (ВrF6+), соли гексафторхлора (ClF6+), соли тетрафтораммония (NF4+) и некоторые другие:
- Для фторирования органических соединений практически всегда не пригоден, так как очень бурно протекает реакция фторирования (часто со взрывом или воспламенением) с очень низкой селективностью (выходы до 5 % необходимого вещества). При этом параллельно с фторированием протекает конкурирующая реакция окисления, которая обычно идет с деструкцией углеродного скелета органической молекулы.
- Проявляет свойства слабого основания Льюиса. Например, при взаимодействии с кислотами Льюиса, образуются комплексные соединения состава [KrF]+[EF6]− (тут в качестве элемента E могут быть Sb, Au, Pt и другие металлы):
![{\displaystyle {\mathsf {SbF_{5}+KrF_{2}\rightarrow [KrF][SbF_{6}]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2e1d125589359cc9a38a0e7ca329ce3a2e9ab606)
Комплексы с SbF5 и AuF5 термически несколько стабильнее дифторида криптона.
Применение
- Чаще всего применяется как фторирующий агент в неорганическом синтезе.
- Интересным применением является получение атомарного фтора.
Хранение
Так как дифторид криптона является достаточно сильным окислителем и фторирующим агентом, хранят его в герметичных никелевых или алюминиевых ёмкостях (так как никель и алюминий пассивируются под действием KrF2) при температуре ниже 0 °C.
Литература
- Джолли У. И. Синтезы неорганических соединений. М: Мир., 440 с. — 1967 г.
- Некрасов Б. В. Основы общей химии. В 2 томах. М: Химия, 1973 г.
См. также
Примечания
- ↑ Рабинович В. А., Хавин З. Я. «Краткий химический справочник» Л.: Химия, 1977 с. 75.
- ↑ 1 2 3 4 Lehmann, John. F.; Mercier, Hélène P. A.; Schrobilgen, Gary J. The chemistry of Krypton. Coordination Chemistry Reviews. 2002, 233—234, 1—39.
- ↑ 1 2 Kinkead, S. A.; Fitzpatrick, J. R.; Foropoulos, J. Jr.; Kissane, R. J.; Purson, D. Photochemical and thermal Dissociation Synthesis of Krypton Difluoride. Inorganic Fluorine Chemistry: Toward the 21st Century, Thrasher, Joseph S.; Strauss, Steven H.: American Chemical Society. San Francisco, California, 1994. 40—54.
- ↑ И. В. Никитин, В. Я. Росоловский, Успехи химии, 39, 1161 (1970).
