氟氧化合物

用作强氧化剂的化合物

氧化合物,顾名思义就是氟和氧组成的化合物。

由于氟和氧都是非金属性很强的元素,通常情况下它们不能直接反应,因而氟氧化合物比较少见,同时它们的性质也和普通的 氧化物 有很大不同。

所有的氟氧化合物都是 共价化合物 ,都是很强的 氧化剂 和 氟化剂 。

已知的氟氧化合物有:严格来说只有 二氟化氧 , 二氟化二氧 , 二氟化三氧 ,二氟化四氧,二氟化五氧, 二氟化六氧 。象 次氟酸 ,氧的O2 + 盐以及一些次氟酸的衍生物可以看作是氟氧化合物的延伸,因为这些化合物里边不但有氟和氧,还包含其他元素。

基本介绍

常见的氧氟化合物

1.二氟化氧,分子式

二氟化氧是最早发现的氟氧化物。为无色无味的 有毒气体 , 摄氏度 200度开始分解,产物为 氧气 和 氟气 ,250度迅速分解。是最稳定的氟氧化合物。因为其热稳定性好,所以其活性和氧化性弱于氟,氧化还原电位为2.2。

二氟化氧 是很强的 氧化剂 和 氟化剂 ,常温下可以将 氮气 氧化,生成物为 三氟化氮 和 二氧化氮 ,可以将惰性气体 氧化成+4价,可以和 氢气 反应,生成水和 氟化氢 ,缓慢 水解 ,产物为氟化氢和氧气。也可以和绝大多数金属和非金属反应。

二氟化氧不能通过氟和氧直接化合制取,通常用氟通过2%的 氢氧化钠 获得,或者 电解 10%的 氟化钠 溶液得到

这个反应中,氢氧化钠溶液的浓度必须是百分之二,否则会有其他产物,比如 氧气 , 臭氧 产生。

2. 二氟化二氧 ,分子式

的制取和性质同 , , , 基本一样,所以把它们归位一类。

其中, , , 因为极其不稳定,分子结构还没有完全确定。

它们的制取方法:

将氧气和 氟气 的 混合物 冷却,全部液化,然后进行辉光放电合成,随着氟和氧的量和反应的控制条件的变化,反应产物也有不同,分别是 , , , , 。它们的合成条件如下表所示:

这几个氟氧化合物,随着含氧原子的增多,性质越来越不稳定,氧化性也随着越来越强。比如 ,零下160度开始分解,到零下95度分解速度明显加快,而到了零下57度立即分解完毕。而 在零下213度合成后就会开始分解,到零下183度会迅速分解完,产物为 氟气 和 氧气 ,以及少量的 臭氧 。

化学性质: 由于以上几个氟 氧化物 均不稳定,对它们的研究都不多,其中 的研究多一些。它们均是很强的 氧化剂 和 氟化剂 。氧化性随着含氧原子的增多而增强。氧化能力介于氟气分子----氟原子之间,基本和氟原子相当了。

以 二氟化二氧 为例:

二氟化二氧是一种性质极其不稳定的化合物,即使在 的情况下也能缓慢分解氟气和氧气。分解 速率 约为每天4%。二氟化二氧只能在 以下稳定存在。其性状为黄色 晶体 ( 熔点 以下)和黄色油状液体(熔点以上)。

二氟化二氧的氧化性极强,基本和氟原子的氧化性相当。在低于 的极低温度下也能与所有的金属和非金属反应(氦 除外)。如二氟化二氧可以将黄金氧化成+5价,将硫元素从0价氧化成+6价,将惰性气体氙,从0价氧化成+6价,甚至能将一部分 氟化物 氧化成氟单质。 还能和惰性气体 发生反应,生成 二氟化氪 和 氧气

反应条件:零下160度,日光照射或者紫外线照射

这也说明 二氟化二氧 的极强氧化性,而且这个反应不可逆。即 的氧化性与 的氧化性相当或者更强。

这个反应实质是利用 的不稳定,会分解成氧气和 氟气 ,同时零下160度的时候氪也处于液态,有比气态强的多的活性。而且在光照状态,氧原子和氟原子都是处于激发状态,拥有平时强的多的夺取电子的能力。特别是氟原子获得了比平时更强的氧化能力,从而从氪那里抢的电子。(注意此时 氧气 为气态,氟原子的氧化能力不能夺取气态氧分子中的电子,而氪在零下157度即被液化,物质在液态活性最大)

氟原子的氧化电位,为3.057,有些资料认为是3.03, 二氟化二氧 应该和这一数据很接近,或者相当。 二氟化氪 也和氟原子的氧化性差不多。

3.氧的正价盐,即

第一个含有 离子的化合物是在1962年获得,即用 六氟化铂 蒸汽和氧气反应,获得六氟合铂酸二氧。氧为+ 价,即一个 氧气 分子失去一个电子,而不是一个氧原子失去一个电子。需要注意的是这个反应必须是六氟化铂蒸汽,才能和氧气化合,固态的不行。

之后陆续发现的 化合物有, , , 等几个。其中,六氟化铂, 三氟化硼 , 五氟化砷 ,五氟化锡, 五氟化锑 都是强的 路易斯酸 ,有很强的亲氟性,所以才会产生 的盐,其他元素没有这样的性质。

如:氟本来没有能力直接将 氧气 氧化,当有强路易斯酸五氟化 存在的情况下,由于五氟化砷的亲氟性,增强了氟的氧化性,导致反应可以发生:

反应条件:高温或者强光照射,五氟化砷起了 催化 作用,同时也参与反应。

化合物的性质:

结构表明 离子中的氧O----O比氧气分子中的O---键长要短,所有的二氧基盐都是顺磁性的。二氧基盐都不稳定,常温迅速分解,只有六氟合 砷酸 二氧和 氟锑酸 二氧比较稳定,在有惰性气体存在的情况下100度以上才会分解。所有的二氧基盐都是很强的 氧化剂 ,氧化性和氟相当。都会和水发生 水解 反应,放出 氧气 和少量的 臭氧 。

4. 次氟酸 及其衍生物

次氟酸, 化学式

1971年 美国 的化学家斯图尔杰和阿佩里曼在0℃以下,用被 氮气 稀释的 氟气 在细冰上缓慢通过制得。该物质极为不稳定,容易爆炸分解,分解产物为 氟化氢 和氧气。在 乙腈 中却相对稳定的多。

该化合物中,氧为零价,氟为-1价,氢为+1价。次氟酸的真实架构是 ,即氧通过单键分别和氢以及氟相连。

但是所谓的正负 化合价 其实是一个很古老也很迂腐的概念,在后来尤其是有机中根本不会用到。

因为正负化合价的规定对于 共价键 来说,看共用的电子对偏向哪边。偏向的那个原子算带负电多一些算负价。

所以,氧吸引电子的能力比氢强,和氢结合的时候算+1,而又比不过氟,和氟结合算-1,算在一起是就出现了尴尬的0价。

次氟酸 有较强的酸性和氧化性,酸性和 盐酸 差不多,氧化性和 氧气 接近,可以氧化 碘化物 。次氟酸见水分解,没有 水溶液 。

关于次 氟酸 的研究以及应用都不多

次氟酸的衍生物:如 、 、 等都是已知的,但涉及的研究以及应用很少。