三氟氧化氯
三氟氧化氯是一种有腐蚀性的液体，化学式 ClOF3。它是作为火箭燃料氧化剂秘密开发的。
| 三氟氧化氯 | |
|---|---|
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| IUPAC名 trifluoro(oxo)-λ5-chlorane | |
| 识别 | |
| CAS号 | 30708-80-6 [1] |
| PubChem | 15388485 |
| SMILES |
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| 性质 | |
| 化学式 | ClF3O |
| 摩尔质量 | 108.45 g·mol−1 |
| 密度 | 1.865 |
| 熔点 | −42 °C（231 K） |
| 沸点 | 29 °C（302 K） |
| 结构 | |
| 晶体结构 | 单斜晶系 |
| 空间群 | C2/m |
| 晶格常数 | a = 9.826[2], b = 12.295[2], c = 4.901[2] |
| 晶格常数 | α = 90°, β = 90.338[2]°, γ = 90° |
| 危险性 | |
GHS危险性符号   
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| GHS提示词 | Danger |
| 相关物质 | |
| 相关化学品 | BrOF3 IOF3 |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |
制备
三氟氧化氯最初是在洛克丹公司[3] 用氟气处理一氧化氯而成的。其它和氟气反应会产生三氟氧化氯的化合物包括亚氯酸钠 (NaClO2)和硝酸氯 (ClONO2)。最早发表的生产方法是一氧化氯与二氟化氧 (OF2)的反应。其它三氟氧化氯的制备方法还有 ClO2F 或ClO3F 和氯的氟化物的反应。[4]更安全的方法是硝酸氯与氟气的反应。
反应
作为一种路易斯碱，它和路易斯酸反应会失去一个氟离子，产生二氟氧化氯(V)阳离子 (ClOF2+)。[5]这种阳离子的化合物包括 ClOF2BF4、ClOF2PF6、ClOF2AsF6、ClOF2SbF6、ClOF2BiF6、ClOF2VF6、ClOF2NbF6、ClOF2TaF6、ClOF2UF6、ClOF2、(ClOF2)2SiF6、ClOF2MoOF5、ClOF2Mo2O4F9[4]和ClOF2PtF6。[6]
三氟氧化氯也是路易斯酸，可以和强碱反应，产生四氟氧化氯(V)阴离子 ClOF4−。[7]它的化合物包括KClOF4、RbClOF4和 CsClOF4.[8]这允许对ClOF3进行纯化，因为在室温下会形成固体配合物，但它会在50至70°C 之间分解。其他可能的杂质要么不会与碱金属氟化物反应，要么即使反应也不容易分解。[3]
三氟氧化氯会氟化各种材料，例如一氧化二氯、氯气、玻璃或石英。[3] ClOF3 + Cl2O → 2ClF + ClO2F;[6] 2ClOF3 + 2Cl2 → 6ClF + O2 当200 °C[6]
三氟氧化氯和氟磺酸氯反应：
- ClOF3 + 2ClOSO2F → S2O5F2 + FClO2 + 2ClF
反应也会产生SO2F2。[3]
三氟氧化氯可以在一个反应中同时氟化和氧化，例如和五氟化钼、四氟化硅、四氟肼（超过100 °C）、HNF2和F2NCOF的反应。和HNF2 的反应主要产生 NF3O，而和MoF5的反应产物为 MoF6 和MoOF4。[3]
性质
三氟氧化氯的沸点为 29 °C。[9]
三氟氧化氯的分子形状为三角双锥，垂直方向上有两个氟原子 (Fa) ，水平方向上则有一个孤电子对、氧原子和氟原子 (Fe)[7]Cl=O 键长为 1.405 Å、Cl-Fe 1.603 Å、Cl-Fa 1.713 Å，而∠FeClO 键角为 109°、∠FaClO=95°和∠FaClFe=88°。三氟氧化氯分子有极性，Cl 有 +1.76 电荷、O 有 −0.53电荷、水平方向的 F 有−0.31 电荷而垂直方向的 F 有−0.46电荷。整个分子的偶极矩为 1.74 D。[10]
参考资料
- ^ Urben, Peter. Bretherick's Handbook of Reactive Chemical Hazards. Elsevier. 2017: 784 [2021-09-21]. ISBN 9780081010594. （原始内容存档于2021-09-25） （英语）.
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Ellern, Arkady; Boatz, Jerry A.; Christe, Karl O.; Drews, Thomas; Seppelt, Konrad. The Crystal Structures of ClF3O, BrF3O, and [NO]+[BrF4O]–. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. September 2002, 628 (9–10): 1991–1999. doi:10.1002/1521-3749(200209)628:9/10<1991::AID-ZAAC1991>3.0.CO;2-1.
- ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry. Academic Press. 1976: 331–333 [2021-09-21]. ISBN 9780080578675. （原始内容存档于2021-09-27） （英语）.
- ^ 4.0 4.1 Holloway, John H.; Laycock, David. Advances in Inorganic Chemistry. Academic Press. 1983: 178–179 [2021-09-21]. ISBN 9780080578767. （原始内容存档于2021-09-25） （英语）.
- ^ Christe, Karl O.; Curtis, E. C.; Schack, Carl J. Chlorine trifluoride oxide. VII. Difluorooxychloronium(V) cation, ClF2O+. Vibrational spectrum and force constants. Inorganic Chemistry. September 1972, 11 (9): 2212–2215. doi:10.1021/ic50115a046.
- ^ 6.0 6.1 6.2 Schack, Carl J.; Lindahl, C. B.; Pilipovich, Donald.; Christe, Karl O. Chlorine trifluoride oxide. IV. Reaction chemistry. Inorganic Chemistry. September 1972, 11 (9): 2201–2205. doi:10.1021/ic50115a043.
- ^ 7.0 7.1 Christe, K.O.; Schack, C.J. Chlorine Oxyfluorides. Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry 18. 1976: 319–398. ISBN 9780120236183. doi:10.1016/S0065-2792(08)60033-3.
- ^ Christe, Karl O.; Schack, Carl J.; Pilipovich, Donald.; Christe, Karl O. Chlorine trifluoride oxide. V. Complex formation with Lewis acids and bases. Inorganic Chemistry. September 1972, 11 (9): 2205–2208. doi:10.1021/ic50115a044.
- ^ Pilipovich, Donald.; Lindahl, C. B.; Schack, Carl J.; Wilson, R. D.; Christe, Karl O. Chlorine trifluoride oxide. I. Preparation and properties. Inorganic Chemistry. September 1972, 11 (9): 2189–2192. doi:10.1021/ic50115a040.
- ^ Oberhammer, Heinz.; Christe, Karl O. Gas-phase structure of chlorine trifluoride oxide, ClF3O. Inorganic Chemistry. January 1982, 21 (1): 273–275. doi:10.1021/ic00131a050.