Los fluoruros de oxígeno son compuestos de los elementos oxígeno y flúor con la fórmula general O n F 2 , donde n = 1 a 6. Se conocen muchos fluoruros de oxígeno diferentes:
- difluoruro de oxígeno (OF 2 )
- difluoruro de dioxígeno (O 2 F 2 )
- difluoruro de trioxígeno o difluoruro de ozono (O 3 F 2 ) [1] [2]
- difluoruro de tetraoxígeno (O 4 F 2 ) [3]
- difluoruro de pentaoxígeno (O 5 F 2 )
- difluoruro de hexaoxígeno (O 6 F 2 ) [4]
- monofluoruro de dioxígeno de fluoroperoxilo (O 2 F)
Los fluoruros de oxígeno son agentes oxidantes fuertes con alta energía y pueden liberar su energía de forma instantánea o controlada. Por lo tanto, estos compuestos atrajeron mucha atención como combustibles potenciales en los sistemas de propulsión a reacción . [5]
Síntesis
A continuación se muestran algunos métodos de síntesis y reacciones de los tres fluoruros de oxígeno más comunes: difluoruro de oxígeno (OF 2 ), difluoruro de dioxígeno (O 2 F 2 ) y difluoruro de ozono (O 3 F 2 ).
Difluoruro de oxígeno (OF 2 )
Un método de preparación común implica la fluoración de hidróxido de sodio :
El OF 2 es un gas incoloro a temperatura ambiente y un líquido amarillo por debajo de 128 K. El difluoruro de oxígeno tiene un olor irritante y es venenoso. [3] Reacciona cuantitativamente con haloácidos acuosos para dar halógenos libres :
También puede desplazar los halógenos de sus sales. [3] Es un agente fluorante eficaz y un agente oxidante fuerte . Cuando reacciona con fluoruros de nitrógeno insaturado con descarga eléctrica, da como resultado la formación de trifluoruro de nitrógeno , fluoruros de óxido y otros óxidos. [6] [7]
Difluoruro de dioxígeno (O 2 F 2 )
El O 2 F 2 precipita como un sólido marrón tras la irradiación UV de una mezcla de O 2 líquido y F 2 a -196 ° C. [8] También parece ser estable por debajo de -160 ° C. [9] El método general de preparación de muchos fluoruros de oxígeno es una descarga eléctrica en fase gaseosa en recipientes fríos que incluyen O 2 F 2 . [10]
Por lo general, es un sólido de color amarillo anaranjado que se descompone rápidamente en O 2 y F 2 cerca de su punto de ebullición normal de aproximadamente 216 K. [3]
El O 2 F 2 reacciona violentamente con el fósforo rojo , incluso a -196 ° C. También pueden ocurrir explosiones si se usa Freón-13 para moderar la reacción. [9]
Difluoruro de trioxígeno o difluoruro de ozono (O 3 F 2 )
O 3 F 2 es un líquido viscoso de color rojo sangre. Permanece líquido a 90 K y, por lo tanto, se puede diferenciar del O 2 F 2, que tiene un punto de fusión de aproximadamente 109 K. [11] [3]
Al igual que los demás fluoruros de oxígeno, el O 3 F 2 es endotérmico y se descompone a unos 115 K con el desprendimiento de calor, que viene dado por la siguiente reacción:
Es más seguro trabajar con O 3 F 2 que con ozono y puede evaporarse, descomponerse térmicamente o exponerse a chispas eléctricas sin que se produzcan explosiones. Pero en contacto con materia orgánica o compuestos oxidables, puede detonar o explotar. Por lo tanto, la adición de incluso una gota de difluoruro de ozono al amoníaco anhidro sólido dará como resultado una explosión leve, cuando ambos estén a 90 K cada uno. [3]
Fluoroperoxilo
El fluoroperoxilo es una molécula como OOF, cuya fórmula química es O 2 F y es estable solo a baja temperatura. Se ha informado que se produce a partir de flúor atómico y dioxígeno. [12]
Preparación general de difluoruros de polioxígeno.
Ecuación de reacción [6] | F 2 : O 2 en volumen | Actual | Temperatura del baño (° C) |
---|---|---|---|
1: 1 | 10–50 mA | ~ -196 ° | |
2: 3 | 25–30 mA | ~ -196 ° | |
1: 2 | 4 - 5 mA | ~ -205 ° |
Efectos sobre el ozono
Los radicales que contienen oxígeno y flúor como FO 2 y FO se encuentran en la atmósfera. Estos, junto con otros radicales halógenos, se han visto implicados en la destrucción del ozono en la atmósfera. Sin embargo, se supone que los radicales de óxido de flúor no juegan un papel tan importante en el agotamiento del ozono porque se cree que los átomos de flúor libres en la atmósfera reaccionan con el metano para producir ácido fluorhídrico que precipita con la lluvia. Esto disminuye la disponibilidad de átomos de flúor libres para que los átomos de oxígeno reaccionen y destruyan las moléculas de ozono. [13]
Propelente hipergólico
A pesar de la baja solubilidad del O 3 F 2 en oxígeno líquido, se ha demostrado que es hipergólico con la mayoría de los combustibles propulsores de cohetes. El mecanismo implica la ebullición del oxígeno de la solución que contiene O 3 F 2 , lo que hace que sea más reactivo tener una reacción espontánea con el combustible del cohete. El grado de reactividad también depende del tipo de combustible utilizado. [3]
Ver también
- Óxido de bromo
- Óxido de cloro
- Óxido de yodo
- Ozono
Referencias
- ^ Solomon, IJ et al. (1968). "Estudios adicionales sobre la existencia de O 3 F 2 ". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 90 (20): 5408–5411. doi : 10.1021 / ja01022a014 .Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
- ^ Misochko, Eugenii Ya, Alexander V. Akimov, Charles A. Wight (1999). "Observación espectroscópica infrarroja del complejo intermedio estabilizado FO 3 formado por reacción de átomos móviles de flúor con moléculas de ozono atrapadas en una matriz de argón". El Journal of Physical Chemistry A . 103 (40): 7972–7977. Código Bibliográfico : 1999JPCA..103.7972M . doi : 10.1021 / jp9921194 .Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
- ^ a b c d e f g Fuerza, AG (1963). "Los fluoruros de oxígeno". Revisiones químicas . 63 (6): 607–624. doi : 10.1021 / cr60226a003 .
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- ^ Francisco JS (1993). "Una investigación ab initio de la importancia del intermedio HOOF en reacciones de acoplamiento que involucran especies FOO x y HO x". La Revista de Física Química . 98 (3): 2198–2207. Código Bibliográfico : 1993JChPh..98.2198F . doi : 10.1063 / 1.464199 .
enlaces externos
- Inventario Nacional de Contaminantes - Hoja de datos de fluoruros y compuestos
- PubChem de fluoruro de oxígeno
- Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades - Peligros para la salud del difluoruro de oxígeno