Difluoruro de xenón
Difluoruro de xenón
Cristales de XeF 4. 1962.
Difluoruro de xenón
Difluoruro de xenón
Nombres
Nombres IUPAC
Fluoruro de xenón Fluoruro
de xenón (II)
Identificadores
  • 13709-36-9 controlarY
Modelo 3D ( JSmol )
  • Imagen interactiva
Araña química
  • 75497 controlarY
Tarjeta informativa de la ECHA100.033.850
Identificador de centro de PubChem
  • 83674
UNIVERSIDAD
  • 6POJ14981P controlarY
  • DTXSID7065590
  • InChI=1S/F2Xe/c1-3-2 controlarY
    Clave: IGELFKKMDLGCJO-UHFFFAOYSA-N controlarY
  • InChI=1/F2Xe/c1-3-2
    Clave: IGELFKKMDLGCJO-UHFFFAOYAE
  • F[Xe]F
Propiedades
F2Xe - 1
Masa molar169,290  g·mol −1
AparienciaSólido blanco
Densidad4,32 g/cm3 , sólido
Punto de fusión128,6 °C (263,5 °F; 401,8 K) [2]
25 g/L (0 °C)
Presión de vapor6,0 × 10 2  Pa [1]
Estructura
paralelo lineal XeF 2 unidades
Lineal
0 D
Termoquímica
254 J·mol −1 ·K −1 [3]
−108 kJ·mol −1 [3]
Peligros
Seguridad y salud en el trabajo (SST/OHS):
Principales peligros
Corrosivo para los tejidos expuestos. Libera compuestos tóxicos al contacto con la humedad. [5]
Etiquetado SGA :
GHS05: CorrosivoGHS06: TóxicoGHS03: Oxidante
Peligro
H272 , H301 , H314 , H330
P210 , P220 , P221 , P260 , P264 , P270 , P271 , P280 , P284 , P301+P310+P330 , P303+P361+P353 , P304+P340+P310 , P305+P351+P338 , P331 , P363 , P370+P378 , P403+P233 , P405 , P501 [4]
NFPA 704 (rombo cortafuegos)
NFPA 704 diamante de cuatro coloresHealth 3: Short exposure could cause serious temporary or residual injury. E.g. chlorine gasFlammability 0: Will not burn. E.g. waterInstability 1: Normally stable, but can become unstable at elevated temperatures and pressures. E.g. calciumSpecial hazard OX: Oxidizer. E.g. potassium perchlorate
3
0
1
BUEY
Ficha de datos de seguridad (FDS)Hoja de datos de seguridad de Pelchem
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Otros aniones
Dicloruro de xenón
Dibromuro de xenón
Otros cationes
Difluoruro de criptón
Difluoruro de radón
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Tetrafluoruro de xenón
Hexafluoruro de xenón
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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Compuesto químico

El difluoruro de xenón es un potente agente fluorante con la fórmula química XeF
2, y uno de los compuestos de xenón más estables . Como la mayoría de los fluoruros inorgánicos covalentes , es sensible a la humedad. Se descompone al contacto con vapor de agua , pero por lo demás es estable durante el almacenamiento. El difluoruro de xenón es un sólido cristalino denso e incoloro.

Tiene un olor nauseabundo y baja presión de vapor . [6]

Estructura

El difluoruro de xenón es una molécula lineal con una longitud de enlace Xe-F de197,73 ± 0,15  pm en la fase de vapor y 200 pm en la fase sólida. La disposición de empaquetamiento en XeF sólido
2muestra que los átomos de flúor de las moléculas vecinas evitan la región ecuatorial de cada XeF
2molécula. Esto coincide con la predicción de la teoría VSEPR , que predice que hay 3 pares de electrones no enlazantes alrededor de la región ecuatorial del átomo de xenón. [1]

A altas presiones, se pueden obtener nuevas formas no moleculares de difluoruro de xenón. Bajo una presión de ~50  GPa , XeF
2se transforma en un semiconductor que consiste en XeF
4Unidades unidas en una estructura bidimensional, como el grafito . A presiones aún más altas, por encima de 70 GPa, se vuelve metálico y forma una estructura tridimensional que contiene XeF
8unidades. [7] Sin embargo, un estudio teórico reciente ha puesto en duda estos resultados experimentales. [8]

Los enlaces Xe–F son débiles. XeF 2 tiene una energía de enlace total de 267,8 kJ/mol (64,0 kcal/mol), con energías de enlace primera y segunda de 184,1 kJ/mol (44,0 kcal/mol) y 83,68 kJ/mol (20,00 kcal/mol), respectivamente. Sin embargo, XeF 2 es mucho más robusto que KrF 2 , que tiene una energía de enlace total de solo 92,05 kJ/mol (22,00 kcal/mol). [9]

Química

Síntesis

La síntesis se realiza mediante la sencilla reacción:

Xe + F2 → XeF2

La reacción requiere calor, irradiación o una descarga eléctrica. El producto es un sólido. Se purifica mediante destilación fraccionada o condensación selectiva utilizando una línea de vacío. [10]

El primer informe publicado sobre el XeF 2 fue en octubre de 1962 por Chernick et al. [11] Sin embargo, aunque se publicó más tarde, [12] probablemente el XeF 2 fue creado por primera vez por Rudolf Hoppe en la Universidad de Münster , Alemania, a principios de 1962, al reaccionar mezclas de gases de flúor y xenón en una descarga eléctrica. [13] Poco después de estos informes, Weeks, Chernick y Matheson del Laboratorio Nacional de Argonne informaron sobre la síntesis del XeF 2 utilizando un sistema totalmente de níquel con ventanas de alúmina transparente , en el que partes iguales de gases de xenón y flúor reaccionan a baja presión tras la irradiación con una fuente ultravioleta para dar XeF 2 . [14] Williamson informó que la reacción funciona igualmente bien a presión atmosférica en un bulbo de vidrio Pyrex seco utilizando la luz solar como fuente. Se observó que la síntesis funcionaba incluso en días nublados. [15]

En las síntesis anteriores, el reactivo gaseoso de flúor se había purificado para eliminar el fluoruro de hidrógeno . Šmalc y Lutar descubrieron que si se omite este paso, la velocidad de reacción avanza a un ritmo cuatro veces superior al original. [16]

En 1965, también se sintetizó haciendo reaccionar gas xenón con difluoruro de dioxígeno . [17]

Solubilidad

XeF
2es soluble en disolventes como BrF
5, BrF
3, SI
5, fluoruro de hidrógeno anhidro y acetonitrilo , sin reducción ni oxidación. La solubilidad en fluoruro de hidrógeno es alta, 167 g por 100 g de HF a 29,95 °C. [1]

Compuestos derivados del xenón

Otros compuestos de xenón pueden derivarse del difluoruro de xenón. El compuesto organoxenón inestable Xe(CF
3)
2Se puede fabricar irradiando hexafluoroetano para generar CF•
3 radicales y pasar el gas sobre XeF
2El sólido blanco ceroso resultante se descompone completamente en 4 horas a temperatura ambiente. [18]

El catión XeF + se forma combinando difluoruro de xenón con un fuerte aceptor de fluoruro, como un exceso de pentafluoruro de antimonio líquido ( SbF
5):

XeF
2+ SbF
5→ XeF+
+ SbF−
6

Al agregar gas xenón a esta solución de color amarillo pálido a una presión de 2 a 3 atmósferas se produce una solución verde que contiene el Xe paramagnético.+
2ion, [19] que contiene un enlace Xe−Xe: ("apf" denota solución en SbF líquido
5)

3 Xe (g) + XeF+
(apf) + SbF
5(l) ⇌ 2  Xe+
2(apf) + SbF−
6(aplicación)

Esta reacción es reversible; al eliminar el gas xenón de la solución, se produce la reacción Xe+
2ion para revertirse al gas xenón y XeF+
, y el color de la solución vuelve a un amarillo pálido. [20]

En presencia de HF líquido , se pueden precipitar cristales de color verde oscuro de la solución verde a -30 °C:

Xe+
2(apf) + 4  SbF−
6(apf) → Xe+
2Sb
4F−
21(s) + 3  F−
(aplicación)

La cristalografía de rayos X indica que la longitud del enlace Xe-Xe en este compuesto es de 309  pm , lo que indica un enlace muy débil. [18]+
2El ion es isoelectrónico con el I−
2ion, que también es verde oscuro. [21] [22]

Química de coordinación

El enlace en la molécula de XeF 2 se describe adecuadamente mediante el modelo de enlace de tres centros y cuatro electrones .

XeF 2 puede actuar como ligando en complejos de coordinación de metales. [1] Por ejemplo, en solución de HF:

Mg(AsF6 ) 2 + 4XeF2 → [Mg( XeF2 ) 4 ] ( AsF6 ) 2

El análisis cristalográfico muestra que el átomo de magnesio está coordinado con 6 átomos de flúor. Cuatro de los átomos de flúor se atribuyen a los cuatro ligandos de difluoruro de xenón, mientras que los otros dos son un par de cis - AsF−
6ligandos. [23]

Una reacción similar es:

Mg(AsF6 ) 2 + 2XeF2 → [Mg( XeF2 ) 2 ] ( AsF6 ) 2

En la estructura cristalina de este producto, el átomo de magnesio está coordinado octaédricamente y los ligandos XeF 2 son axiales mientras que los AsF−
6Los ligandos son ecuatoriales.

Se han observado muchas reacciones de este tipo con productos de la forma [M x (XeF 2 ) n ](AF 6 ) x , donde M puede ser calcio , estroncio , bario , plomo , plata , lantano o neodimio y A puede ser arsénico , antimonio o fósforo .

En 2004 se publicaron los resultados de la síntesis de un solvato donde parte de los centros catiónicos estaban coordinados únicamente por átomos de flúor XeF 2 . [24] La reacción se puede escribir como:

2 Ca(AsF 6 ) 2 + 9 XeF 2 → Ca 2 (XeF 2 ) 9 (AsF 6 ) 4 .

Esta reacción requiere un gran exceso de difluoruro de xenón. La estructura de la sal es tal que la mitad de los iones Ca 2+ están coordinados por átomos de flúor del difluoruro de xenón, mientras que los otros iones Ca 2+ están coordinados tanto por XeF 2 como por AsF−
6.

Aplicaciones

Como agente fluorante

El difluoruro de xenón es un fuerte agente fluorante y oxidante. [25] [26] Con aceptores de iones fluoruro, forma XeF+
y Xe
2F+
3especies que son fluoradores aún más potentes. [1]

Entre las reacciones de fluoración que sufre el difluoruro de xenón se encuentran:

  • Fluoración oxidativa :
Ph 3 TeF + XeF 2 → Ph 3 TeF 3 + Xe
  • Fluoración reductiva :
2 CrO 2 F 2 + XeF 2 → 2 CrO 3 + Xe +O 2
  • Fluoración aromática :
  • Fluoración de alquenos :
  • Fluoración radical en reacciones de fluoración descarboxilativa radical, [27] en reacciones de tipo Hunsdiecker donde se utiliza difluoruro de xenón para generar el intermediario radical así como la fuente de transferencia de flúor, [28] y en la generación de radicales arilo a partir de aril silanos: [29]

XeF
2Es selectivo en cuanto al átomo que fluora, lo que lo convierte en un reactivo útil para fluorar heteroátomos sin tocar otros sustituyentes en compuestos orgánicos. Por ejemplo, fluora el átomo de arsénico en la trimetilarsina , pero deja intactos los grupos metilo : [30]

(ES
3)
3Como + XeF
2→ (ES
3)
3AsF
2+ Xe

De manera similar, el XeF 2 se puede utilizar para preparar sales de N -fluoroamonio, útiles como reactivos de transferencia de flúor en síntesis orgánica (por ejemplo, Selectfluor ), a partir de la amina terciaria correspondiente: [31]

[R–+norte( CH2CH2 ) 3N : ] [ BF​​−
4] + XeF2 + NaBF4 → [R–+norte( CH2CH2 ) 3​​+norte–F][ BF−
4] 2 + NaF + Xe

XeF
2También descarboxilará oxidativamente los ácidos carboxílicos a los fluoroalcanos correspondientes : [32] [33]

RCOOH + XeF 2 → RF + CO 2 + Xe + HF

Se ha descubierto que el tetrafluoruro de silicio actúa como catalizador en la fluoración por XeF
2. [34]

Como grabador

El difluoruro de xenón también se utiliza como grabador gaseoso isotrópico para silicio , particularmente en la producción de sistemas microelectromecánicos (MEMS), como se demostró por primera vez en 1995. [35] Los sistemas comerciales utilizan grabado por pulsos con una cámara de expansión [36] Brazzle, Dokmeci, et al. describen este proceso: [37]

El mecanismo del grabado es el siguiente. En primer lugar, el XeF2 se adsorbe y se disocia en átomos de xenón y flúor en la superficie del silicio. El flúor es el principal agente de grabado en el proceso de grabado del silicio. La reacción que describe el silicio con XeF2 es

2XeF2 + Si → 2Xe+ SiF4

XeF 2 tiene una tasa de grabado relativamente alta y no requiere bombardeo de iones ni fuentes de energía externas para grabar el silicio.

Referencias

  1. ^ abcde Melita Tramšek; Boris Žemva (2006). "Síntesis, propiedades y química del fluoruro de xenón (II)" (PDF) . Acta Chim. Slov . 53 (2): 105–116. doi :10.1002/chin.200721209.
  2. ^ Hindermann, DK, Falconer, WE (1969). "Blindaje magnético de 19F en XeF2". J. Chem. Phys. 50 (3): 1203. Código Bibliográfico :1969JChPh..50.1203H. doi :10.1063/1.1671178. {{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  3. ^ de Zumdahl, Steven S. (2009). Principios químicos, sexta edición . Houghton Mifflin Company. pág. A23. ISBN 978-0-618-94690-7.
  4. ^ "Sigma Aldrich Xenon Difluoride SDS". Sigma Aldrich . Millpore Sigma . Consultado el 2 de noviembre de 2022 .
  5. ^ "MSDS: difluoruro de xenón" (PDF) . Gases BOC . Consultado el 1 de junio de 2010 .
  6. ^ James L. Weeks; Max S. Matheson (1966). "Difluoruro de xenón". Síntesis inorgánica . Vol. 8. págs. 260-264. doi :10.1002/9780470132395.ch69. ISBN . 9780470132395. {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
  7. ^ Kim, M.; Debessai, M.; Yoo, CS (2010). "Sólidos extendidos bidimensionales y tridimensionales y metalización de XeF2 comprimido". Nature Chemistry . 2 (9): 784–788. Bibcode :2010NatCh...2..784K. doi :10.1038/nchem.724. PMID  20729901.
  8. ^ Kurzydłowski, D.; Zaleski-Ejgierd, P.; Grochala, W.; Hoffmann, R. (2011). "Congelación en estructuras de resonancia para un mejor empaquetamiento: XeF2 se convierte en (XeF+)(F−) a gran compresión". Química inorgánica . 50 (8): 3832–3840. doi :10.1021/ic200371a. PMID  21438503.
  9. ^ Cockett, AH; Smith, KC; Bartlett, Neil (2013). La química de los gases monoatómicos . Textos de Pérgamo sobre química inorgánica. St. Louis, MO: Elsevier Science. ISBN 9781483157368.OCLC 953379200  .
  10. ^ Tius, MA (1995). "Difluoruro de xenón en síntesis". Tetrahedron . 51 (24): 6605–6634. doi :10.1016/0040-4020(95)00362-C.
  11. ^ Chernick, CL y Claassen, HH y Fields, PR y Hyman, HH y Malm, JG y Manning, WM y Matheson, MS y Quarterman, LA y Schreiner, F. y Selig, HH; et al. (1962). "Compuestos de flúor del xenón y el radón". Science . 138 (3537): 136–138. Bibcode :1962Sci...138..136C. doi :10.1126/science.138.3537.136. PMID  17818399. S2CID  10330125.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  12. ^ Hoppe, R.; Daehne, W.; Mattauch, H.; Roedder, K. (1962). "Fluoración del xenón". Angélica. Química. Int. Ed. ingles. 1 (11): 599. doi : 10.1002/anie.196205992.
  13. ^ Hoppe, R. (1964). "Die Valenzverbindungen der Edelgase". Angewandte Chemie . 76 (11): 455. Código bibliográfico : 1964AngCh..76..455H. doi : 10.1002/ange.19640761103.Primera revisión sobre el tema por el pionero de los compuestos covalentes de gases nobles.
  14. ^ Weeks, J.; Matheson, M.; Chernick, C. (1962). "Preparación fotoquímica de difluoruro de xenón" Preparación fotoquímica de difluoruro de xenón". J. Am. Chem. Soc. 84 (23): 4612–4613. doi :10.1021/ja00882a063.
  15. ^ Williamson, Stanley M.; Sladky, Friedrich O.; Bartlett, Neil (1968). "Difluoruro de xenón". Síntesis inorgánica . Vol. 11. págs. 147-151. doi :10.1002/9780470132425.ch31. ISBN . 9780470132425. {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
  16. ^ Šmalc, Andrej; Lutar, Karel; Kinkead, Scott A. (2007). "Difluoruro de xenón (modificación)". Síntesis inorgánica . Vol. 29. págs. 1–4. doi :10.1002/9780470132609.ch1. ISBN 9780470132609. {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
  17. ^ Morrow, SI; Young, AR (1965). "La reacción del xenón con difluoruro de dioxígeno. Un nuevo método para la síntesis de difluoruro de xenón". Química inorgánica . 4 (5): 759–760. doi :10.1021/ic50027a038.
  18. ^ ab Harding, Charlie; Johnson, David Arthur; Janes, Rob (2002). Elementos del bloque p . Royal Society of Chemistry, Open University. ISBN 978-0-85404-690-4.
  19. ^ Brown, DR; Clegg, MJ; Downs, AJ; Fowler, RC; Minihan, AR; Norris, JR; Stein, L. . (1992). "El catión dixenón(1+): formación en las fases condensadas y caracterización por ESR, espectroscopia UV-visible y Raman". Química Inorgánica . 31 (24): 5041–5052. doi :10.1021/ic00050a023.
  20. ^ Stein, L.; Henderson, WW (1980). "Producción del catión dixenón mediante oxidación reversible del xenón". Revista de la Sociedad Química Americana . 102 (8): 2856–2857. doi :10.1021/ja00528a065.
  21. ^ Mackay, Kenneth Malcolm; Mackay, Rosemary Ann; Henderson, W. (2002). Introducción a la química inorgánica moderna (6.ª ed.). CRC Press. ISBN 978-0-7487-6420-4.
  22. ^ Egon Wiberg; Nils Wiberg; Arnold Frederick Holleman (2001). Química inorgánica . Academic Press. pág. 422. ISBN 978-0-12-352651-9.
  23. ^ Tramšek, M.; Benkič, P.; Žemva, B. (2004). "Primeros compuestos de magnesio con XeF 2 ". Inorg. Chem. 43 (2): 699–703. doi :10.1021/ic034826o. PMID  14731032.
  24. ^ Tramšek, M.; Benkič, P.; Žemva, B. (2004). "El primer compuesto que contiene un centro metálico en un entorno homoléptico de moléculas de XeF2". Angewandte Chemie International Edition . 43 (26): 3456–8. doi : 10.1002/anie.200453802 . PMID  15221838.
  25. ^ Halpem, DF (2004). "Fluoruro de xenón (II)". En Paquette, L. (ed.). Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica . Nueva York, NY: J. Wiley & Sons.
  26. ^ Taylor, S.; Kotoris, C.; Hum, G. (1999). "Avances recientes en fluoración electrofílica". Tetrahedron . 55 (43): 12431–12477. doi :10.1016/S0040-4020(99)00748-6.
  27. ^ Tius, MA (1995). "Difluoruro de xenón en síntesis". Tetrahedron . 51 (24): 6605–6634. doi :10.1016/0040-4020(95)00362-C.
  28. ^ Patrick, TB; Darling, DL (1986). "Fluoración de sistemas aromáticos activados con fluoroxisulfato de cesio". J. Org. Chem . 51 (16): 3242–3244. doi :10.1021/jo00366a044.
  29. ^ Lothian, AP; Ramsden, CA (1993). "Fluorodesililación rápida de ariltrimetilsilanos utilizando difluoruro de xenón: una nueva ruta eficiente para fluoruros aromáticos". Synlett . 1993 (10): 753–755. doi :10.1055/s-1993-22596. S2CID  196734038.
  30. ^ W. Henderson (2000). Química de los grupos principales . Gran Bretaña: Royal Society of Chemistry. p. 150. ISBN 978-0-85404-617-1.
  31. ^ Shunatona, Hunter P.; Früh, Natalja; Wang, Yi-Ming; Rauniyar, Vivek; Toste, F. Dean (22 de julio de 2013). "Fluoroaminación enantioselectiva: 1,4-adición a dienos conjugados mediante catálisis de transferencia de fase aniónica". Angewandte Chemie International Edition . 52 (30): 7724–7727. doi : 10.1002/anie.201302002 . ISSN:  1521-3773. PMID:  23766145.
  32. ^ Patrick, Timothy B.; Johri, Kamalesh K.; White, David H.; Bertrand, William S.; Mokhtar, Rodziah; Kilbourn, Michael R.; Welch, Michael J. (1986). "Reemplazo de la función de ácido carboxílico con flúor". Can. J. Chem. 64 : 138–141. doi :10.1139/v86-024.
  33. ^ Grakauskas, Vytautas (1969). "Fluoración acuosa de sales de ácidos carboxílicos". J. Org. Chem. 34 (8): 2446–2450. doi :10.1021/jo01260a040.
  34. ^ Tamura Masanori; Takagi Toshiyuki; Shibakami Motonari; Quan Heng-Dao; Sekiya Akira (1998). "Fluoración de olefinas con difluoruro de xenón-tetrafluoruro de silicio". Fusso Kagaku Toronkai Koen Yoshishu (en japonés). 22 : 62–63. Código de diario: F0135B; código de acceso: 99A0711841.
  35. ^ Chang, F.; Yeh, R.; G., Lin; Chu, P.; Hoffman, E.; Kruglick, E.; Pister, K.; Hecht, M. (1995). "Micromaquinado de silicio en fase gaseosa con difluoruro de xenón". En Bailey, Wayne; Motamedi, M. Edward; Luo, Fang-Chen (eds.). Estructuras microelectrónicas y dispositivos microelectromecánicos para procesamiento óptico y aplicaciones multimedia . Vol. 2641. págs. 117–128. Código Bibliográfico :1995SPIE.2641..117C. doi :10.1117/12.220933. S2CID  39522253. {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
  36. ^ Chu, P.; Chen, J.; Chu, P.; Lin, G.; Huang, J.; Warneke, B; Pister, K. (1997). Grabado de pulsos controlado con difluoruro de xenón . Int. Conf. Sensores y actuadores de estado sólido (Transductores 97). págs. 665–668.
  37. ^ Brazzle, JD; Dokmeci, MR; Mastrangelo, CH (2004). "Modelado y caracterización del grabado de polisilicio de sacrificio utilizando difluoruro de xenón en fase de vapor". 17.ª Conferencia Internacional IEEE sobre Sistemas Microelectromecánicos. Maastricht MEMS 2004 Technical Digest . 17.ª Conferencia Internacional IEEE sobre Sistemas Microelectromecánicos (MEMS). págs. 737–740. doi :10.1109/MEMS.2004.1290690. ISBN 0-7803-8265-X.

Lectura adicional

  • Greenwood, Norman Neill; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann. pág. 894. ISBN 978-0-7506-3365-9.
  • Página de WebBook para XeF2
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