El hexafluorofosfato es un anión con fórmula química de PF-
6. Es una especie octaédrica que no imparte color a sus sales. PF-
6es isoelectrónico con hexafluoruro de azufre , SF 6 , y el dianión de hexafluorosilicato , SiF2−
6y fluoroantimonato SbF-
6. Al ser poco nucleofílico , el hexafluorofosfato se clasifica como un anión no coordinante . [2] [3]
Nombres | |||
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Nombre IUPAC Hexafluorofosfato | |||
Nombre IUPAC sistemático | |||
Identificadores | |||
Modelo 3D ( JSmol ) | |||
CHEBI | |||
CHEMBL |
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ChemSpider | |||
Tarjeta de información ECHA | 100.111.656 | ||
Número CE |
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2704 | |||
PubChem CID | |||
UNII | |||
Tablero CompTox ( EPA ) | |||
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Propiedades | |||
[PF 6 ] - | |||
Masa molar | 144,964181 g mol −1 | ||
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
verificar ( ¿qué es ?) | |||
Referencias de Infobox | |||
Síntesis
Las sales de hexafluorofosfato se pueden preparar mediante la reacción de pentacloruro de fósforo y haluro de amonio o álcali en una solución de ácido fluorhídrico : [4]
- PCl 5 + MCl + 6 HF → MPF 6 + 6 HCl
El ácido hexafluorofosfórico se puede preparar por reacción directa de fluoruro de hidrógeno con pentafluoruro de fósforo . [5] Es un ácido de Brønsted fuerte que normalmente se genera in situ inmediatamente antes de su uso.
- PF 5 + HF → HPF 6
Estas reacciones requieren equipo especializado para manejar de manera segura los peligros asociados con el ácido fluorhídrico y el fluoruro de hidrógeno.
Análisis cuantitativo
Se han desarrollado varios métodos de análisis cuantitativo para el ion hexafluorofosfato. El cloruro de tetrafenilarsonio, [(C 6 H 5 ) 4 As] Cl, se ha utilizado tanto para cuantificaciones titrimétricas [6] como gravimétricas [7] de hexafluorofosfato. Ambas determinaciones dependen de la formación de hexafluorofosfato de tetrafenilarsonio:
- [(C 6 H 5 ) 4 Como] + + PF-
6→ [(C 6 H 5 ) 4 Como] PF 6
El hexafluorofosfato también se puede determinar espectrofotométricamente con ferroína . [8]
Reacciones
La hidrólisis es extremadamente más lenta en condiciones básicas. [9] La hidrólisis catalizada por ácido al ion fosfato también es lenta. [10] No obstante, el hexafluorofosfato es propenso a descomponerse con la liberación de fluoruro de hidrógeno en líquidos iónicos . [11]
Síntesis organometálica e inorgánica
El hexafluorofosfato es un contraanión común para los complejos metálicos catiónicos . Es uno de los tres aniones no coordinantes ampliamente utilizados: hexafluorofosfato, tetrafluoroborato BF -
4y perclorato ClO-
4. De estos, el ión hexafluorofosfato tiene la menor tendencia a coordinarse. [12]
Las sales de hexafluorofosfato se pueden preparar mediante reacciones de hexafluorofosfato de plata con sales de haluro. La precipitación de haluro de plata insoluble ayuda a que esta reacción se complete. Dado que las sales de hexafluorofosfato a menudo son insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos polares, incluso la adición de hexafluorofosfato de amonio (NH 4 PF 6 ) a soluciones acuosas de muchas sales orgánicas e inorgánicas produce precipitados sólidos de sales de hexafluorofosfato. Un ejemplo es la síntesis de sales de rodocenio : [13] La ecuación de conversión general es
- RhCl 3 · x H 2 O + 2 C 5 H 6 + NH 4 PF 6 → [( η 5 -C 5 H 5 ) 2 Rh] PF 6 + 2 HCl + NH 4 Cl + x H 2 O
El hexafluorofosfato de cobre (I) tetraquis (acetonitrilo) se produce mediante la adición de ácido hexafluorofosfórico a una suspensión de óxido de cobre (I) en acetonitrilo: [14]
- Cu 2 O + 2 HPF 6 + 8 CH 3 CN → 2 [Cu (CH 3 CN) 4 ] PF 6 + H 2 O
Hidrólisis de complejos de hexafluorofosfato
Mientras que el ión hexafluorofosfato es generalmente inerte y, por tanto, un contraión adecuado , su solvólisis puede ser inducida por centros metálicos altamente electrofílicos. Por ejemplo, el complejo de tris ( solvento ) rodio [( η 5 -C 5 Me 5 ) Rh (Me 2 CO) 3 ] (PF 6 ) 2 sufre solvólisis cuando se calienta en acetona , formando un complejo con puentes de difluorofosfato [( η 5 -C 5 Me 5 ) Rh (μ-OPF 2 O) 3 Rh (η 5 -C 5 Me 5 )] PF 6 . [15] [16]
Aplicaciones
Los usos prácticos del ión hexafluorofosfato explotan típicamente una o más de las siguientes propiedades: que es un anión no coordinante ; que los compuestos de hexafluorofosfato son típicamente solubles en disolventes orgánicos, particularmente polares , pero tienen baja solubilidad en solución acuosa ; o que tiene un alto grado de estabilidad, incluida la resistencia a la hidrólisis tanto ácida como básica .
Baterías secundarias
El principal uso comercial del hexafluorofosfato es como sal de litio , hexafluorofosfato de litio . Esta sal, en combinación con carbonato de dimetilo , es un electrolito común en las baterías secundarias comerciales , como las celdas de iones de litio . Esta aplicación aprovecha la alta solubilidad de las sales de hexafluorofosfato en disolventes orgánicos y la resistencia de estas sales a la reducción por el cátodo de metal alcalino. [17] Dado que los iones de litio en estas baterías generalmente están presentes como complejos de coordinación dentro del electrolito, [18] la naturaleza no coordinadora del ion hexafluorofosfato también es una propiedad útil para estas aplicaciones.
Líquidos iónicos
Se han preparado líquidos iónicos a temperatura ambiente tales como hexafluorofosfato de 1-butil-3-metilimidazolio (típicamente abreviado como bmimPF 6 ). [19] La ventaja del intercambio aniónico a favor de un anión no coordinante es que el líquido iónico resultante tiene una estabilidad térmica mucho mayor. Cloruro de 1-butil-3-metilimidazolio descompone en N metilimidazol y 1-clorobutano o a N -butylimidazole y clorometano . Tales descomposiciones no son posibles para bmimPF 6 . Sin embargo, se conocen descomposiciones térmicas de líquidos iónicos de hexafluorofosfato para generar gas de fluoruro de hidrógeno . [11]
Referencias
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- ^ Davies, JA (1996). Química de coordinación sintética: principios y práctica . World Scientific. pag. 165. ISBN 981-02-2084-7.
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