三氟氧化氯
三氟氧化氯是一種有腐蝕性的液體，化學式 ClOF3。它是作為火箭燃料氧化劑秘密開發的。
| 三氟氧化氯 | |
|---|---|
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| IUPAC名 trifluoro(oxo)-λ5-chlorane | |
| 識別 | |
| CAS號 | 30708-80-6 [1] |
| PubChem | 15388485 |
| SMILES |
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| 性質 | |
| 化學式 | ClF3O |
| 摩爾質量 | 108.45 g·mol−1 |
| 密度 | 1.865 |
| 熔點 | −42 °C（231 K） |
| 沸點 | 29 °C（302 K） |
| 結構 | |
| 晶體結構 | 單斜晶系 |
| 空間群 | C2/m |
| 晶格常數 | a = 9.826[2], b = 12.295[2], c = 4.901[2] |
| 晶格常數 | α = 90°, β = 90.338[2]°, γ = 90° |
| 危險性 | |
GHS危險性符號   
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| GHS提示詞 | Danger |
| 相關物質 | |
| 相關化學品 | BrOF3 IOF3 |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
製備
三氟氧化氯最初是在洛克丹公司[3] 用氟氣處理一氧化氯而成的。其它和氟氣反應會產生三氟氧化氯的化合物包括亞氯酸鈉 (NaClO2)和硝酸氯 (ClONO2)。最早發表的生產方法是一氧化氯與二氟化氧 (OF2)的反應。其它三氟氧化氯的製備方法還有 ClO2F 或ClO3F 和氯的氟化物的反應。[4]更安全的方法是硝酸氯與氟氣的反應。
反應
作為一種路易斯鹼，它和路易斯酸反應會失去一個氟離子，產生二氟氧化氯(V)陽離子 (ClOF2+)。[5]這種陽離子的化合物包括 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，可以和強鹼反應，產生四氟氧化氯(V)陰離子 ClOF4−。[7]它的化合物包括KClOF4、RbClOF4和 CsClOF4.[8]這允許對ClOF3進行純化，因為在室溫下會形成固體配合物，但它會在50至70°C 之間分解。其他可能的雜質要麼不會與鹼金屬氟化物反應，要麼即使反應也不容易分解。[3]
三氟氧化氯會氟化各種材料，例如一氧化二氯、氯氣、玻璃或石英。[3] ClOF3 + Cl2O → 2ClF + ClO2F;[6] 2ClOF3 + 2Cl2 → 6ClF + O2 當200 °C[6]
三氟氧化氯和氟磺酸氯反應：
- ClOF3 + 2ClOSO2F → S2O5F2 + FClO2 + 2ClF
反應也會產生SO2F2。[3]
三氟氧化氯可以在一個反應中同時氟化和氧化，例如和五氟化鉬、四氟化硅、四氟肼（超過100 °C）、HNF2和F2NCOF的反應。和HNF2 的反應主要產生 NF3O，而和MoF5的反應產物為 MoF6 和MoOF4。[3]
性質
三氟氧化氯的沸點為 29 °C。[9]
三氟氧化氯的分子形狀為三角雙錐，垂直方向上有兩個氟原子 (Fa) ，水平方向上則有一個孤電子對、氧原子和氟原子 (Fe)[7]Cl=O 鍵長為 1.405 Å、Cl-Fe 1.603 Å、Cl-Fa 1.713 Å，而∠FeClO 鍵角為 109°、∠FaClO=95°和∠FaClFe=88°。三氟氧化氯分子有極性，Cl 有 +1.76 電荷、O 有 −0.53電荷、水平方向的 F 有−0.31 電荷而垂直方向的 F 有−0.46電荷。整個分子的偶極矩為 1.74 D。[10]
參考資料
- ^ Urben, Peter. Bretherick's Handbook of Reactive Chemical Hazards. Elsevier. 2017: 784 [2021-09-21]. ISBN 9780081010594. （原始內容存檔於2021-09-25） （英語）.
- ^ 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. （原始內容存檔於2021-09-27） （英語）.
- ^ 4.0 4.1 Holloway, John H.; Laycock, David. Advances in Inorganic Chemistry. Academic Press. 1983: 178–179 [2021-09-21]. ISBN 9780080578767. （原始內容存檔於2021-09-25） （英語）.
- ^ 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.