A dioxigén-difluorid a fluor és oxigén egyik vegyülete, képlete . Narancssárga szilárd anyag formájában létezik, mely −163 °C hőmérsékleten megolvadva vörös folyadékká alakul. Rendkívül erős oxidálószer, és már −160 °C-on is naponta 4%-a fluorra és oxigénre bomlik; élettartama szobahőmérsékleten rendkívül rövid. Szinte minden anyaggal reagál, mellyel érintkezésbe kerül – még a vízjéggel is.
Gyakorlati alkalmazása nincs, de elméleti szempontból jelentős volt. Egyik laboratórium felhasználása plutónium-hexafluoridnak példátlanul alacsony hőmérsékleten történő szintézise volt, melynek jelentőségét az adta, hogy a korábbi módszerek olyan magas hőmérsékletet igényeltek, amelyen a plutónium-hexafluorid gyorsan elbomlott.
Előállítása Előállítható úgy, ha kisnyomású (optimálisan 7–17 mmHg) fluor- és oxigéngáz 1:1 arányú keverékét 25–30 mA erősségű, 2,1–2,4 kV-os elektromos kisülésnek teszik ki. Otto Ruff is hasonló módszert használt 1933-ban a vegyület első szintéziséhez. Egy másik eljárás szerint és keverékét rozsdamentes acél tartályban −196 °C-ra hűtik, majd az elemeket több órán át 3 MeV-os fékezési sugárzásnak teszik ki. Egy harmadik eljárásban fluor és oxigén keverékét 700 °C-ra hevítik, majd folyékony oxigénnel gyorsan lehűtik. Mindegyik szintetikus módszer az alábbi egyenlettel írható le:
+ →
Az ózon-difluorid hőbomlása során is keletkezik: → + ½
Szerkezete és tulajdonságai Az oxigén oxidációs száma a legtöbb vegyületben −2, ám az molekulában oxidációs száma az igen ritka +1-es érték.
A molekula szerkezete – nagy, közelítőleg 90°-os diéderes szöge és C2 szimmetriája miatt – a hidrogén-peroxidra () emlékeztet. Ez a geometria összhangban van a VETE elmélet által jósolttal.
A molekula kötésrendszere sok találgatásra adott okot, különösen a nagyon rövid O−O és hosszú O−F kötéstávolságok miatt. Az O−O kötéstávolság 2 pm-en belül egyezik a dioxigénben () található O=O kettős kötés 120,7 pm-es értékével. Több kötésrendszert is javasoltak ennek leírására, köztük O−O hármas kötést olyan destabilizált O–F egyszeres kötésekkel, melyek a fluoratomok magányos elektronpárjai és az O−O kötés π-pályái között fellépő taszítás hatására megnyúltak. A fluormolekulában levő hosszú és gyenge kovalens kötésért is a fluor nemkötő elektronpárjai által keltett taszítás felelős. Számítógépes kémiai eredmények szerint a dioxigén-difluoridban az O−O kötés körüli elfordulás energiagátja rendkívül magas, 81,17 kJ/mol (a hidrogén-peroxidban 29,45 kJ/mol), ami közel van az O−F kötés 81,59 kJ/mol-os disszociációs energiájához.
A dioxigén-difluoridban a 19F NMR kémiai eltolódása 865 ppm, messze a legnagyobb érték az összes fluorvegyület közül, ami megerősíti ennek a vegyületnek a különleges elektronszerkezeti sajátságait. Instabilitása ellenére a vegyület termokémiai adatai ismertek.
Reakciókészsége Könnyen oxigénre és fluorra bomlik. Már −160 °C hőmérsékleten naponta 4%-a elbomlik az alábbi egyenlet szerint:
→ +
Másik fő tulajdonsága rendkívüli oxidáló ereje, noha minden reakcióját −100 °C körüli hőmérsékleten hajtják végre. Több, ezen vegyülettel végzett kísérletsorozat is tűzeseteket vagy robbanásokat okozott. Néhány vegyület, mely -vel heves reakcióba lépett: etil-alkohol, metán, ammónia, sőt még a jég is.
Bór-trifluoriddal () és foszfor-pentafluoriddal () a megfelelő dioxigenil sót adja: 2 + 2 → 2 +
Jegyzetek
Fordítás
További olvasnivalók Perfluoroperoxide in Linstrom, P.J.; Mallard, W.G. (eds.) NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD. http://webbook.nist.gov (angolul) (angolul)
Kapcsolódó szócikkek klór-trifluorid
Kategória:Szervetlen oxigénvegyületek Kategória:Fluoridok