Difluoruro de criptón , KrF 2 es un compuesto químico de criptón y flúor . Fue el primer compuesto de criptón descubierto. [2] Es un sólido volátil e incoloro. La estructura de la molécula de KrF 2 es lineal, con distancias Kr − F de 188,9 pm. Reacciona con ácidos de Lewis fuertes para formar sales de KrF + y Kr
2F+
3 cationes . [3]
Nombres | |||
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Nombre IUPAC Difluoruro de criptón | |||
Otros nombres Fluoruro de krypton Fluoruro de krypton (II) | |||
Identificadores | |||
Modelo 3D ( JSmol ) | |||
ChemSpider | |||
PubChem CID | |||
UNII | |||
Tablero CompTox ( EPA ) | |||
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Propiedades | |||
F 2 Kr | |||
Masa molar | 121,795 g · mol −1 | ||
Apariencia | Cristales incoloros (sólidos) | ||
Densidad | 3,24 g cm −3 (sólido) | ||
Reacciona | |||
Estructura | |||
Tetragonal centrada en el cuerpo [1] | |||
P4 2 / mnm, No. 136 | |||
a = 0,4585 nm, c = 0,5827 nm | |||
Lineal | |||
0 D | |||
Compuestos relacionados | |||
Compuestos relacionados | Difluoruro de xenón | ||
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 | |||
La energía de atomización de KrF 2 (KrF 2 (g) → Kr (g) + 2F (g) ) es 21.9 kcal / mol, lo que da una energía de enlace Kr-F promedio de solo 11 kcal / mol, [4] el más débil de cualquier fluoruro aislable. En comparación, el difluorino se mantiene unido por un enlace de 36 kcal / mol. En consecuencia, KrF 2 es una buena fuente de flúor atómico extremadamente reactivo y oxidante. Es térmicamente inestable, con una tasa de descomposición del 10% por hora a temperatura ambiente. [5] El difluoruro de criptón es endotérmico, con un calor de formación de 14,4 ± 0,8 kcal / mol medido a 93 ° C. [5]
Síntesis
El difluoruro de criptón se puede sintetizar utilizando muchos métodos diferentes, que incluyen descarga eléctrica, fotoionización , alambre caliente y bombardeo de protones. El producto se puede almacenar a -78 ° C sin descomposición. [6]
Descarga eléctrica
La descarga eléctrica fue el primer método utilizado para producir difluoruro de criptón. También se usó en el único experimento que se ha informado sobre la producción de tetrafluoruro de criptón, aunque más tarde se demostró que la identificación del tetrafluoruro de criptón estaba equivocada. El método de descarga eléctrica implica tener mezclas de 1: 1 a 2: 1 de F 2 a Kr a una presión de 40 a 60 torr y luego generar grandes cantidades de energía entre ellas. Se pueden alcanzar tasas de casi 0,25 g / h. El problema con este método es que no es confiable con respecto al rendimiento. [3] [7]
Bombardeo de protones
El uso del bombardeo de protones para la producción de KrF 2 tiene una tasa de producción máxima de aproximadamente 1 g / h. Esto se logra bombardeando mezclas de Kr y F 2 con un haz de protones que opera a un nivel de energía de 10 MeV y a una temperatura de aproximadamente 133 K. Es un método rápido para producir cantidades relativamente grandes de KrF 2 , pero requiere una fuente de partículas α, que normalmente proceden de un ciclotrón . [3] [8]
Fotoquímico
La síntesis fotoquímica exitosa de difluoruro de criptón fue reportada por primera vez por Lucia V. Streng en 1963. Luego fue reportada en 1975 por J. Slivnik. [9] [10] [3] El proceso fotoquímico para la producción de KrF 2 implica el uso de luz ultravioleta y puede producir en circunstancias ideales 1,22 g / h. Las longitudes de onda ideales para usar están en el rango de 303–313 nm. La radiación ultravioleta más fuerte es perjudicial para la producción de KrF 2 . El uso de vidrio Pyrex, Vycor o cuarzo aumentará significativamente el rendimiento porque todos bloquean la luz ultravioleta más dura. En una serie de experimentos realizados por S. A Kinkead et al., Se demostró que un inserto de cuarzo (corte UV de 170 nm) producía en promedio 158 mg / h, Vycor 7913 (corte UV de 210 nm) producido en un promedio de 204 mg / hy Pyrex 7740 (corte de UV de 280 nm) produjo un promedio de 507 mg / h. De estos resultados se desprende claramente que la luz ultravioleta de mayor energía reduce significativamente el rendimiento. Las circunstancias ideales para la producción de KrF 2 mediante un proceso fotoquímico parecen ocurrir cuando el criptón es un sólido y el flúor es un líquido, lo que ocurre a 77 K. El mayor problema con este método es que requiere el manejo de F 2 líquido y el potencial de que se libere si se sobrepresuriza. [3] [7]
Alambre caliente
El método de alambre caliente para la producción de KrF 2 utiliza criptón en un estado sólido con un alambre caliente que corre a unos centímetros de él mientras que el gas flúor pasa por el alambre. El cable tiene una gran corriente, lo que hace que alcance temperaturas de alrededor de 680 ° C. Esto hace que el gas flúor se divida en sus radicales, que luego pueden reaccionar con el criptón sólido. En condiciones ideales, se sabe que alcanza un rendimiento máximo de 6 g / h. Para lograr rendimientos óptimos, el espacio entre el alambre y el criptón sólido debe ser de 1 cm, dando lugar a un gradiente de temperatura de aproximadamente 900 ° C / cm. Una desventaja importante de este método es la cantidad de electricidad que debe pasar a través del cable. Es peligroso si no se configura correctamente. [3] [7]
Estructura
El difluoruro de criptón puede existir en una de dos posibles morfologías cristalográficas: fase α y fase β. El β-KrF 2 generalmente existe por encima de -80 ° C, mientras que el α-KrF 2 es más estable a temperaturas más bajas. [3] La celda unitaria de α-KrF 2 es tetragonal centrada en el cuerpo.
Química
El difluoruro de criptón es principalmente un poderoso agente oxidante y fluorante: por ejemplo, puede oxidar el oro a su estado de oxidación más alto conocido, +5. Es más poderoso incluso que el flúor elemental debido a la energía de enlace aún más baja de Kr-F en comparación con F-F, con un potencial redox de +3.5 V para el par KrF 2 / Kr, lo que lo convierte en el agente oxidante más poderoso conocido. aunque KrF
4podría ser aún más fuerte: [11]
- 7 KrF
2 (g) + 2 Au (s) → 2 KrF +
AuF -
6 (s) + 5 Kr (g)
KrF+
AuF-
6se descompone a 60 ° C en fluoruro de oro (V) y gases de criptón y flúor: [12]
- KrF +
AuF -
6→ AuF
5(s) + Kr (g) + F
2 (gramo)
KrF
2también puede oxidar directamente el xenón a hexafluoruro de xenón : [11]
- 3 KrF
2+ Xe → XeF
6 + 3 Kr
KrF
2 se utiliza para sintetizar el BrF altamente reactivo+
6catión. [6] KrF
2reacciona con SbF
5 para formar la sal KrF+
SbF-
6; el KrF+
catión es capaz de oxidar tanto el BrF5y ClF5 a BrF+
6 y ClF+
6, respectivamente. [13]
KrF
2es capaz de oxidar la plata a su estado de oxidación +3 , reaccionando con plata elemental o con AgF para producir AgF3. [14] [15]
La irradiación de un cristal de KrF 2 a 77 K con rayos γ conduce a la formación del radical monofluoruro de criptón, KrF •, una especie de color violeta que fue identificada por su espectro de ESR . El radical, atrapado en la red cristalina, es estable indefinidamente a 77 K pero se descompone a 120 K. [16]
Ver también
- Láser de fluoruro de criptón
Referencias
- ^ RD Burbank, WE Falconer y WA Sunder (1972). "Estructura cristalina del difluoruro de criptón a -80 ° C". Ciencia . 178 (4067): 1285-1286. doi : 10.1126 / science.178.4067.1285 . PMID 17792123 .
- ^ Grosse, AV; Kirshenbaum, AD; Fuerza, AG; Fuerza, LV (1963). "Tetrafluoruro de criptón: preparación y algunas propiedades". Ciencia . 139 (3559): 1047–8. Código Bibliográfico : 1963Sci ... 139.1047G . doi : 10.1126 / science.139.3559.1047 . PMID 17812982 .
- ^ a b c d e f g Lehmann, J (1 de noviembre de 2002). "La química del criptón". Revisiones de química de coordinación . 233–234: 1–39. doi : 10.1016 / S0010-8545 (02) 00202-3 .
- ^ Seestima que losvalores de D e (F – KrF) y D e (F – Kr •) son comparables, a ~ 10-12 kcal / mol, mientras que Δ H (KrF + → Kr + + F •) se estima ser ~ 42 kcal / mol.
- ^ a b Cockett, AH; Smith, KC; Bartlett, Neil (1973). La química de los gases monoatómicos: textos de Pérgamo en química inorgánica . Pergamon Press. ISBN 978-0-08-018782-2.
- ^ a b Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon (2001), Wiberg, Nils (ed.), Inorganic Chemistry , traducido por Eagleson, Mary; Brewer, William, San Diego / Berlín: Academic Press / De Gruyter, ISBN 0-12-352651-5
- ^ a b c Kinkead, SA; Fitzpatrick, JR; Foropoulos, J. Jr .; Kissane, RJ; Purson, D. (1994). "3. Síntesis de disociación fotoquímica y térmica del difluoruro de criptón". Química inorgánica del flúor: hacia el siglo XXI . San Francisco, California: Sociedad Química Estadounidense. págs. 40–54. doi : 10.1021 / bk-1994-0555.ch003 . ISBN 978-0-8412-2869-6.
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- ^ Jaffe, Mark (30 de abril de 1995). "Lucia V. Streng, 85; químico innovador en la Universidad de Temple" . The Philadelphia Inquirer . Archivado desde el original el 16 de marzo de 2016 . Consultado el 24 de agosto de 2016 .
- ^ a b W. Henderson (2000). Química del grupo principal . Gran Bretaña: Royal Society of Chemistry. pag. 149 . ISBN 0-85404-617-8.
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Lectura general
- Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
enlaces externos
- Libro web de química del NIST: difluoruro de criptón