El fluoruro de cianógeno (fórmula molecular: FCN ; nombre IUPAC: fluoruro carbononitrídico ) es un compuesto lineal inorgánico que consiste en un flúor en un enlace sencillo con carbono y un nitrógeno en un enlace triple con carbono. Es un gas tóxico y explosivo a temperatura ambiente. Se utiliza en síntesis orgánica y se puede producir mediante pirólisis de fluoruro cianúrico o mediante fluoración de cianógeno . [2]
Nombres | |
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Nombre IUPAC preferido Fluoruro carbononitrídico [1] | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.298.549 |
PubChem CID | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
CNF | |
Masa molar | 45,0158 g mol −1 |
Apariencia | Gas incoloro |
Densidad | 1.026 g mL −1 |
Punto de ebullición | −46 ° C (−51 ° F; 227 K) |
Termoquímica | |
Entropía molar estándar ( S | 225,40 JK −1 mol −1 |
35,98 kJ mol −1 | |
Peligros | |
Pictogramas GHS | |
Palabra de señal GHS | Peligro |
NFPA 704 (diamante de fuego) | |
Compuestos relacionados | |
Compuestos relacionados | |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
Referencias de Infobox | |
Síntesis
El fluoruro de cianógeno (FCN), se sintetiza mediante la pirólisis de fluoruro cianúrico (C 3 N 3 F 3 ) a 1300 ° C y 50 mm de presión; [3] este proceso da un rendimiento máximo del 50%. Otros productos observados fueron cianógeno y CF 3 CN. [2] Para la pirólisis, un tubo de carbón calentado por inducción con un diámetro interno de 0.75 pulgadas se empaqueta con gránulos de carbón de malla de 4 a 8 y está rodeado por un aislamiento de polvo de grafito y una cubierta con camisa de agua. [3] [2] El fluoruro cianúrico se piroliza (se convierte en un pirolizado) a una velocidad de 50 g / h, y aparece como un sólido blanco esponjoso recogido en trampas de nitrógeno líquido. Estas trampas de nitrógeno líquido se llenan a presión atmosférica con nitrógeno o helio. Este proceso produce fluoruro de cianógeno crudo, que luego se destila en una columna de vidrio a presión atmosférica para dar fluoruro de cianógeno puro.
Otro método para sintetizar fluoruro de cianógeno es mediante la fluoración del cianógeno. [4] El trifluoruro de nitrógeno puede fluorar el cianógeno a fluoruro de cianógeno cuando ambos reactivos se inyectan aguas abajo en el plasma de arco de nitrógeno. [3] Con fluoruro de carbonilo y tetrafluoruro de carbono, se obtuvo FCN pasando estos fluoruros a través de la llama del arco e inyectando el cianógeno corriente abajo en el plasma del arco.
Propiedades
El fluoruro de cianógeno (FCN) es un gas incoloro tóxico. [3] La molécula lineal tiene una masa molecular de 45.015 gmol -1 . [3] [5] El fluoruro de cianógeno tiene un punto de ebullición de -46,2 ° C y un punto de fusión de -82 ° C. La constante de estiramiento para el enlace CN fue 17,5 mdyn / A y para el enlace CF fue 8,07 mdyn / A, pero esto puede variar dependiendo de la constante de interacción. [4] A temperatura ambiente, la fase condensada se convierte rápidamente en materiales poliméricos. [3] El FCN líquido explota a -41 ° C cuando lo inicia un detonador. [2]
Espectroscopia
El patrón de RMN de flúor para FCN mostró que había un pico triple centrado en 80 ppm (3180 cps) con una división de 32-34 cps entre picos adyacentes debido al núcleo N 14 . [2] Esta división está ausente cerca del punto de congelación y se colapsa a un pico singlete.
El espectro IR de FCN muestra dos bandas de doblete alrededor de 2290 cm −1 (para el C ≡ N)
y 1078 cm -1 (para el CF). [2] [5] La banda del doblete CF tiene una separación de 24 cm −1 entre las dos ramas. Se observa una banda triple en alrededor de 451 cm -1 .
Reacciones químicas
El fluoruro de cianógeno reacciona con benceno en presencia de cloruro de aluminio para formar benzonitrilo con una conversión del 20%. [3] También reacciona con olefinas para producir alfa, beta-fluoronitrilos. [6] El FCN también se agrega a las olefinas que tienen dobles enlaces internos en presencia de un catalizador ácido fuerte.
Almacenamiento
El FCN se puede almacenar en cilindros de acero inoxidable durante más de un año cuando la temperatura es de -78,5 ° C (temperatura del dióxido de carbono sólido). [3]
Seguridad
El fluoruro de cianógeno sufre una reacción violenta cuando está en presencia de trifluoruro de boro o fluoruro de hidrógeno. [3] FCN gaseoso puro a presión atmosférica y temperatura ambiente no se enciende por chispas o hilos calientes. [2] Sin embargo, las mezclas de aire FCN son más susceptibles a la ignición y explosión que el FCN puro.
Usos
El FCN es útil en la síntesis de compuestos importantes como tintes, abrillantadores fluorescentes y sensibilizadores fotográficos. [7] También es muy útil como agente fluorante y nitrilante. [6] Los beta-fluoronitrilos, que se producen cuando el FCN se hace reaccionar con olefinas, son productos intermedios útiles para preparar polímeros, ácidos beta-fluorocarboxílicos y otros productos que contienen flúor. Se pueden obtener aminas útiles. El fluoruro de cianógeno es un fumigante, desinfectante y asesino de plagas de animales muy volátil.
Referencias
- ^ "Fluoruro de cianógeno - Resumen compuesto" . Compuesto PubChem . EE.UU .: Centro Nacional de Información Biotecnológica. 27 de marzo de 2005. Identificación . Consultado el 6 de junio de 2012 .
- ^ a b c d e f g Fawcett, FS; Lipscomb, RD (julio de 1964). "Fluoruro de cianógeno: síntesis y propiedades". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 86 (13): 2576. doi : 10.1021 / ja01067a011 .
- ^ a b c d e f g h yo Fawcett, FS; Lipscomb, RD (marzo de 1960). "FLUORURO DE CIANÓGENO". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 82 (6): 1509-1510. doi : 10.1021 / ja01491a064 . ISSN 0002-7863 .
- ^ a b Shurvell, Herbert F. (noviembre de 1970). "Constantes de fuerza y propiedades termodinámicas de las moléculas triatómicas lineales inestables ácido hipocianico, ácido hipocínico deuterado y fluoruro de cianógeno". La Revista de Química Física . 74 (24): 4257–4259. doi : 10.1021 / j100718a013 . ISSN 0022-3654 .
- ^ a b Dodd, RE; Pequeño, R. (1960). "El espectro infrarrojo del cianuro de flúor". Spectrochimica Acta . 16 : 1083–1087.
- ↑ a b Lipscomb, RD y Smith, WC (1961). Patente de Estados Unidos Nº 3.008.798 . Washington, DC: Oficina de Patentes y Marcas de EE. UU.
- ^ Bernardi, Fernando; Cacace, Fulvio; Occhiucci, Giorgio; Ricci, Andreina; Rossi, Ivan (junio de 2000). "Fluoruro de cianógeno protonado. Estructura, estabilidad y reactividad de los iones (FCN) H +". El Journal of Physical Chemistry A . 104 (23): 5545–5550. doi : 10.1021 / jp993986b . ISSN 1089-5639 .