Фторид криптона (II)

Дифторид криптона KrF₂ — летучие бесцветные кристаллы, первое открытое соединение криптона. Весьма химически активное вещество. При повышенных температурах разлагается на фтор и криптон.

Физико-химические свойства

Растворимость

Строение и кристаллические модификации

Дифторид криптона может существовать в одной из двух кристаллических модификаций: α-форма и β-форма. β-KrF₂ устойчива при температурах выше −80 °C. При более низких температурах устойчива α-форма.

Элементарная ячейка кристаллической решетки β-формы является тетрагональной со следующими параметрами ячейки:

Методы получения

Дифторид криптона можно получить многими способами из простых веществ. Ниже рассмотрены методы синтеза KrF₂ в порядке увеличения скорости получения продукта. Общая схема реакции следующая:

Активация электрическим разрядом

При этом методе также частично образуется тетрафторид криптона. Смесь фтора с криптоном в соотношении от 1:1 до 1:2 под давлением от 40 до 60 мм. рт. ст. активируется мощным электрическим разрядом (сила тока 30 мА, напряжение 500—1000 В). Скорость такого синтеза может достигать четверти грамма в час, однако метод достаточно нестабилен и чувствителен к внешним факторам.

Протонная бомбардировка

Используя бомбардировку смеси простых веществ при температуре 133 К разогнаными в поле 10 МВ протонами, можно получить дифторид криптона со скоростью около одного грамма в час. Однако, при достижении некоторого содержания дифторида криптона в смеси, скорость реакции сильно замедляется вплоть до прекращения синтеза за счёт конкурирующего распада продукта реакции под действием бомбардировки.

Фотохимический метод

Фотохимический метод получения основан на действии ультрафиолетового излучения с длиной волны 303—313 нм на смесь фтора и криптона. При этом можно получать продукт со скоростью 1,22 грамма в час. Более жёсткое излучение (с длиной волны менее 300 нм) активирует обратный процесс распада дифторида. Наиболее оптимальной температурой является 77 К, при этой температуре криптон находится в твёрдом состоянии, а фтор — в жидком.

Температурная активация

Твёрдый криптон должен находиться на некотором расстоянии от газообразного фтора, который нагревается до 680 °C, при этом молекулы фтора распадаются на свободные радикалы, и фтор окисляет криптон. Нагревание ведётся раскалённой проволокой, при этом за счёт резкого градиента температуры (до 900 градусов/см) можно подобрать условия, при которых криптон не переходит в газовую фазу. Этим методом можно получать фторид криптона со скоростью до 6 граммов/час.

Химические свойства

• При резком нагревании разлагается со взрывом на простые вещества:

• Бурно реагирует с водой (выше 10 °C со взрывом):

• Очень сильный фторирующий агент. Вступает во взаимодействие с большинством элементов, при этом в качестве продуктов выделяются высшие фториды элементов и криптон. Благодаря дифториду криптона, были получены такие уникальные вещества, как пентафторид золота (AuF₅), тетрафторид празеодима (PrF₄), соли гексафторброма (ВrF₆⁺), соли гексафторхлора (ClF₆⁺), соли тетрафтораммония (NF₄⁺) и некоторые другие:

• Для фторирования органических соединений практически всегда не пригоден, так как очень бурно протекает реакция фторирования (часто со взрывом или воспламенением) с очень низкой селективностью (выходы до 5 % необходимого вещества). При этом параллельно с фторированием протекает конкурирующая реакция окисления, которая обычно идет с деструкцией углеродного скелета органической молекулы.

• Проявляет свойства слабого основания Льюиса. Например, при взаимодействии с кислотами Льюиса, образуются комплексные соединения состава [KrF]⁺[EF₆]⁻ (тут в качестве элемента E могут быть Sb, Au, Pt и другие металлы):

Комплексы с SbF₅ и AuF₅ термически несколько стабильнее дифторида криптона.

Применение

• Чаще всего применяется как фторирующий агент в неорганическом синтезе.
• Интересным применением является получение атомарного фтора.

Хранение

Так как дифторид криптона является достаточно сильным окислителем и фторирующим агентом, хранят его в герметичных никелевых или алюминиевых ёмкостях (так как никель и алюминий пассивируются под действием KrF₂) при температуре ниже 0 °C.