Диоксиген дифторид: Свойства и особенности нестабильной молекулы.
Dioxygen difluoride
Диоксиген дифторид (O₂F₂): крайне сильный окислитель, взрывоопасное вещество. Разлагается на кислород и фтор, реакционноспособен даже со льдом. Химия, свойства.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Диоксигендифторид — соединение фтора и кислорода с молекулярной формулой O2F2. Он может существовать в виде оранжевого твердого вещества, которое плавится в красную жидкость при температуре около -5 °C. Это чрезвычайно сильный окислитель, который разлагается на кислород и фтор даже при комнатной температуре со скоростью 4% за время своего существования, поэтому его срок жизни крайне мал. Диоксигендифторид бурно реагирует практически с любым веществом, с которым вступает в контакт (включая обычный лёд), что и послужило причиной его звукоподражательного прозвища FOOF (игра слов, основанная на его химической структуре и взрывоопасных свойствах).
Dioxygen difluoride is a compound of fluorine and oxygen with the molecular formula O2F2. It can exist as an orange colored solid which melts into a red liquid at It is an extremely strong oxidant and decomposes into oxygen and fluorine even at at a rate of 4% per its lifetime at room temperature is thus extremely short. Dioxygen difluoride reacts vigorously with nearly every chemical it encounters (including ordinary ice) leading to its onomatopoeic nickname FOOF (a play on its chemical structure and its explosive tendencies).
Структура и свойства
В , кислороду присваивается необычное окислительное состояние +1. В большинстве других соединений кислород имеет окислительное состояние -2. Структура диоксигенодифторида напоминает структуру перекиси водорода, , в большом двугранном угле, приближающемся к 90° и симметрии C2. Эта геометрия согласуется с предсказаниями теории VSEPR. Связывание в диоксигенодифториде было предметом значительных спекуляций, особенно из-за очень короткого расстояния O−O и длинных расстояний O−F. Длина O−O связи находится в пределах 2 пм от расстояния 120,7 пм для двойной связи O=O в молекуле диоксигена. Для объяснения этого было предложено несколько систем связей, включая тройную связь O−O с одинарными связями O−F, дестабилизированными и удлиненными из-за отталкивания между неподеленными электронными парами на атомах фтора и π-орбиталями связи O−O. Отталкивание, включающее неподеленные пары фтора, также отвечает за длинную и слабую ковалентную связь в молекуле фтора. Расчеты в области вычислительной химии показывают, что дифторид диоксигена имеет исключительно высокий барьер вращения в 81,17 кДж/моль вокруг связи O−O (в перекиси водорода барьер составляет 29,45 кДж/моль); это значение близко к энергии диссоциации связи O−F, равной 81,59 кДж/моль. Химический сдвиг 19F ЯМР диоксигенодифторида составляет 865 ppm, что является самым высоким химическим сдвигом, зарегистрированным для ядра фтора, что подчеркивает необычные электронные свойства этого соединения. Несмотря на его нестабильность, были собраны термохимические данные.
In , oxygen is assigned the unusual oxidation state of +1. In most of its other compounds, oxygen has an oxidation state of −2. The structure of dioxygen difluoride resembles that of hydrogen peroxide, , in its large dihedral angle, which approaches 90° and C2 symmetry. This geometry conforms with the predictions of VSEPR theory. The bonding within dioxygen difluoride has been the subject of considerable speculation, particularly because of the very short O−O distance and the long O−F distances. The O−O bond length is within 2 pm of the 120.7 pm distance for the O=O double bond in the dioxygen molecule, Several bonding systems have been proposed to explain this, including an O−O triple bond with O−F single bonds destabilised and lengthened by repulsion between the lone pairs on the fluorine atoms and the π orbitals of the O−O bond. Repulsion involving the fluorine lone pairs is also responsible for the long and weak covalent bonding in the fluorine molecule. Computational chemistry indicates that dioxygen difluoride has an exceedingly high barrier to rotation of 81.17 kJ/mol around the O−O bond (in hydrogen peroxide the barrier is 29.45 kJ/mol); this is close to the O−F bond disassociation energy of 81.59 kJ/mol. The 19F NMR chemical shift of dioxygen difluoride is 865 ppm, which is by far the highest chemical shift recorded for a fluorine nucleus, thus underlining the extraordinary electronic properties of this compound. Despite its instability, thermochemical data for have been compiled.
Применение
Соединение в настоящее время не имеет практического применения, однако представляет теоретический интерес. Одна лаборатория использовала его для синтеза гексафторида плутония при беспрецедентно низких температурах, что было значимо, поскольку предыдущие методы получения требовали таких высоких температур, что получавшийся гексафторид плутония быстро разлагался.
The compound currently has no practical applications, but has been of theoretical interest. One laboratory used it to synthesize plutonium hexafluoride at unprecedentedly low temperatures, which was significant because previous methods for preparation needed temperatures so high that the plutonium hexafluoride created would decompose rapidly.