close
Μετάβαση στο περιεχόμενο

Διφθοριούχο διοξυγόνο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Διφθοριούχο διοξυγόνο
Image
Image
Image
Image
Γενικά
Όνομα IUPACΔιφθοριούχο διοξυγόνο
Άλλες ονομασίεςΔιφθοροϋπεροξείδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύποςO2F2
Μοριακή μάζα69,996 amu
Αριθμός CAS7783-44-0
SMILESFOOF
InChI1S/F2O2/c1-3-4-2
PubChem CID123257
ChemSpider ID109870
Δομή
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης−154 °C
Σημείο βρασμού−57 °C
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το διφθοριούχο οξυγόνο[1] (αγγλικά: dioxygen difluoride) είναι ανόργανη δυαδική χημική ένωση, με μοριακό τύπο O2F2. Μπορεί να υπάρχει ως πορτοκαλέρυθρο στερεό που τήκεται στη θερμοκρασία των -163 °C (110 K) σχηματίζοντας ένα κόκκινο υγρό. Είναι εξαιρετικά ισχυρό οξειδωτικό και διασπάται σχηματίζοντας οξυγόνο και φθόριο ακόμη και στους −160 °C με ταχύτητα 4% την ημέρα. Η διάρκεια ζωής του στη θερμοκρασία δωματίου είναι έτσι εξαιρετικά σύντομη.[2] Το διφθοριούχο διοξυγόνο αντιδρά σχεδόν με κάθε χημική ουσία έρχεται σε επαφή, ακόμη και με τον κοινό πάγο.[3]

Παραγωγή

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το διφθοριούχο διοξυγόνο μπορεί να ληφθεί με την επίδραση 1:1 αερίου μείγματος υπό χαμηλή πίεση (7–17 mmHg δηλαδή 0.9–2.3 kPa) στο οποίο εφαρμόζεται ηλεκτρική εκκένωση 25–30 mA και 2.1–2.4 kV.[4] Παρόμοια μέθοδος χρησιμοποιήθηκε το 1933 από τον Όττο Ρουφ (Otto Ruff).[5] Μια άλλη συνθετική μέθοδος περιλαμβάνει μείγμα οξυγόνου και φθορίου σε δοχείο ανοξείδωτου χάλυβα που έχει ψυχθεί στους −196 °C, με επακόλουθη έκθεση του μείγματος σε 3 MeV ακτινοβολία πέδησης για αρκετές ώρες. Μια τρίτη μέθοδος περιλαμβάνει μείγμα φθορίου και οξυγόνου στους 700 °C, επακόλουθη απότομη ψύξη, χρησιμοποιώντας υγρό οξυγόνο.[6] Σε όλες αυτές τις μεθόδους αντιστοιχεί η παρακάτω στοιχειομετρική εξίσωση:

Επίσης μπορεί να προκύψει από την αποσύνθεση διφθοριούχου όζοντος (O3F2):[7]

Δομή και ιδιότητες

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Στο διφθοριούχο διοξυγόνο το οξυγόνο έχει την ασυνήθιστη οξειδωτική βαθμίδα +1. Στις περισσότερες άλλες ενώσεις του έχει βαθμό οξείδωσης -2. Η μοριακή δομή του διφθοριούχου διοξυγόνου ομοιάζει με αυτήν του υπεροξειδίου του υδρογόνου. Η μεγάλη διεδρική γωνία του πλησιάζει τις 90ο και την C2 συμμετρία. Αυτή η γεωμετρία συμμορφώνεται με τους ορισμούς της θεωρίας άπωσης ζευγών ηλεκτρονίων της στοιβάδας σθένους.

Η δεσμολογία εντός του μορίου διφθοριούχου διοξυγόνου έχει αποτελέσει αντικείμενο σημαντικών εικασιών, ιδιαίτερα λόγω της πολύ μικρής απόστασης O-O και των μεγάλων αποστάσεων O-F. Το μήκος του δεσμού O-O είναι εντός 2 pm της απόστασης 120,7 pm για τον διπλό δεσμό O=O στο μόριο διοξυγόνου, O2. Έχουν προταθεί διάφορα συστήματα δεσμών για να το εξηγήσουν αυτό, συμπεριλαμβανομένου ενός τριπλού δεσμού O-O με απλούς δεσμούς O-F αποσταθεροποιημένους και επιμηκυμένους από την άπωση μεταξύ των μονήρων ζευγών στα άτομα φθορίου και των π τροχιακών του δεσμού O-O.[8] Η άπωση που περιλαμβάνει τα μονήρη ζεύγη φθορίου είναι επίσης υπεύθυνα για τον μακρύ και ασθενή ομοιοπολικό δεσμό στο μόριο φθορίου.

Η υπολογιστική χημεία δείχνει ότι το διφθοριούχο διοξυγόνο έχει εξαιρετικά υψηλό φράγμα περιστροφής 81,17 kJ/mol γύρω από τον δεσμό O-O (στο υπεροξείδιο του υδρογόνου το φράγμα είναι 29,45 kJ/mol). Αυτό το φράγμα είναι κοντά στην ενέργεια αποσύνδεσης του δεσμού O-F των 81,59 kJ/mol.[9]

Η χημική μετατόπιση 19F NMR του διφθοριούχου διοξυγόνου είναι 865 ppm, η οποία είναι μακράν η υψηλότερη χημική μετατόπιση που έχει καταγραφεί για πυρήνα φθορίου, υπογραμμίζοντας έτσι τις εξαιρετικές ηλεκτρονικές ιδιότητες αυτής της ένωσης. Παρά την αστάθειά της, έχουν συγκεντρωθεί θερμοχημικά δεδομένα για το O2F2.[10]

Αντιδραστικότητα

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ένωση αποσυντίθεται εύκολα σε οξυγόνο και φθόριο. Ακόμα και σε θερμοκρασία −160 °C (113 K), το 4% αποσυντίθεται κάθε μέρα με αυτήν τη διαδικασία:[2]

Η άλλη κύρια ιδιότητα αυτής της ασταθούς ένωσης είναι η οξειδωτική της ισχύς, αν και οι περισσότερες πειραματικές αντιδράσεις έχουν διεξαχθεί κοντά στους -100 °C (173 K).[11] Αρκετά πειράματα με την ένωση οδήγησαν σε μια σειρά πυρκαγιών και εκρήξεων. Μερικές από τις ενώσεις που προκάλεσαν βίαιες αντιδράσεις με O2F2 περιλαμβάνουν αιθυλική αλκοόλη, μεθάνιο, αμμωνία, ακόμη και υδάτινο πάγο.[11] Με BF3 και PF5, δίνει τα αντίστοιχα διοξυγενυλικά άλατα:[2][11]

Εφαρμογές

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ένωση δεν έχει προς το παρόν πρακτικές εφαρμογές, αλλά έχει παρουσιάσει θεωρητικό ενδιαφέρον. Το Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος τη χρησιμοποίησε για να συνθέσει εξαφθοριούχο πλουτώνιο, σε πρωτοφανώς χαμηλές θερμοκρασίες, κάτι που ήταν σημαντικό επειδή οι προηγούμενες μέθοδοι παρασκευής απαιτούσαν τόσο υψηλές θερμοκρασίες ώστε το εξαφθοριούχο πλουτώνιο που δημιουργούνταν να αποσυντίθεται γρήγορα.[12]

Δείτε επίσης

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
  1. Υποφθοριώδες οξύ (HOF).
  2. Υδροφθοροϋπεροξείδιο (HO2F).
  3. Διφθοριούχο οξυγόνο (OF2).
  4. Διφθοριούχο όζον (O3F2)
  5. Φθοραμίνη (H2NF).
  6. Διφθοραμίνη (HNF2).
  7. Τριφθοριούχο άζωτο (NF3).
  8. Φθορυδραζίνη (HN2F).
  9. Τετραφθοριούχο θείο (SF4).
  10. Υποχλωριώδες οξύ (HClO).
  11. Μονοξείδιο του διχλωρίου (Cl2O).
  12. Μονοξείδιο του διβρωμίου (Br2O)
  13. Οξείδιο του διιωδίου (I2O)
  14. Διφθοριούχο θείο (SF2)
  15. Διχλωριούχο θείο (SCl2).
  16. Διφθοριούχο οξυγόνο (OF2).

Αναφορές και σημειώσεις

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
  1. ↑ Για εναλλακτικές ονομασίες και συμβολισμούς δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
  2. 1 2 3 Holleman, A. F.· Wiberg, E. (2001). Inorganic Chemistry. Academic Press. ISBN 978-0-12-352651-9.
  3. ↑ Lowe, Derek (23 Φεβρουαρίου 2010). «Things I Won't Work With: Dioxygen Difluoride». www.science.org (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 26 Μαΐου 2022.
  4. ↑ Kwasnik, W. (1963). «Dioxygen Difluoride». Στο: Brauer, G., επιμ. Handbook of Preparative Inorganic Chemistry. 1 (2nd έκδοση). NY: Academic Press. σελ. 162.
  5. ↑ Ruff, O.; Mensel, W. (1933). «Neue Sauerstofffluoride: O2F2 und OF». Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie 211 (1–2): 204–208. doi:10.1002/zaac.19332110122.
  6. ↑ Mills, Thomas (1991). «Direct synthesis of liquid-phase dioxygen difluoride». Journal of Fluorine Chemistry 52 (3): 267–276. doi:10.1016/S0022-1139(00)80341-3. https://zenodo.org/record/1259619.
  7. ↑ Kirshenbaum, A. D.; Grosse, A. V. (1959). «Ozone Fluoride or Trioxygen Difluoride, O3F2». Journal of the American Chemical Society 81 (6): 1277. doi:10.1021/ja01515a003.
  8. ↑ Bridgeman, A. J.; Rothery, J. (1999). «Bonding in mixed halogen and hydrogen peroxides». Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions 1999 (22): 4077–4082. doi:10.1039/a904968a.
  9. ↑ Kraka, Elfi; He, Yuan; Cremer, Dieter (2001). «Quantum Chemical Descriptions of FOOF: The Unsolved Problem of Predicting Its Equilibrium Geometry». The Journal of Physical Chemistry A 105 (13): 3269–3276. doi:10.1021/jp002852r. Bibcode: 2001JPCA..105.3269K.
  10. ↑ Lyman, John L. (1989). «Thermodynamic Properties of Dioxygen Difluoride (O2F2) and Dioxygen Fluoride (O2F)». Journal of Physical and Chemical Reference Data (American Chemical Society and the American Institute of Physics for the National Institute of Standards and Technology) 18 (2): 799. doi:10.1063/1.555830. Bibcode: 1989JPCRD..18..799L. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 2016-03-04. https://web.archive.org/web/20160304080316/http://www.nist.gov/data/PDFfiles/jpcrd364.pdf. Ανακτήθηκε στις 5 August 2013.
  11. 1 2 3 Streng, A. G. (1963). «The Chemical Properties of Dioxygen Difluoride». Journal of the American Chemical Society 85 (10): 1380–1385. doi:10.1021/ja00893a004.
  12. ↑ Malm, J. G.; Eller, P. G.; Asprey, L. B. (1984). «Low temperature synthesis of plutonium hexafluoride using dioxygen difluoride». Journal of the American Chemical Society 106 (9): 2726–2727. doi:10.1021/ja00321a056.
Ανακτήθηκε από "https://el.wikipedia.org/w/index.php?title=Διφθοριούχο_διοξυγόνο&oldid=11181458"