氧化合物,顧名思義就是氟和氧組成的化合物。
由于氟和氧都是非金屬性很強的元素,通常情況下它們不能直接反應,因而氟氧化合物比較少見,同時它們的性質(zhì)也和普通的氧化物有很大不同。
已知的氟氧化合物有:嚴格來說只有二氟化氧,二氟化二氧,二氟化三氧,二氟化四氧,二氟化五氧,二氟化六氧。象次氟酸,氧的O2+鹽以及一些次氟酸的衍生物可以看作是氟氧化合物的延伸,因為這些化合物里邊不但有氟和氧,還包含其他元素。
基本介紹
常見的氧氟化合物
1.二氟化氧,分子式
二氟化氧是最早發(fā)現(xiàn)的氟氧化物。為無色無味的有毒氣體,攝氏度200度開始分解,產(chǎn)物為氧氣和氟氣,250度迅速分解。是最穩(wěn)定的氟氧化合物。因為其熱穩(wěn)定性好,所以其活性和氧化性弱于氟,氧化還原電位為2.2。
二氟化氧是很強的氧化劑和氟化劑,常溫下可以將氮氣氧化,生成物為三氟化氮和二氧化氮,可以將惰性氣體氧化成+4價,可以和氫氣反應,生成水和氟化氫,緩慢水解,產(chǎn)物為氟化氫和氧氣。也可以和絕大多數(shù)金屬和非金屬反應。
二氟化氧不能通過氟和氧直接化合制取,通常用氟通過2%的氫氧化鈉獲得,或者電解10%的氟化鈉溶液得到
這個反應中,氫氧化鈉溶液的濃度必須是百分之二,否則會有其他產(chǎn)物,比如氧氣,臭氧產(chǎn)生。
2.二氟化二氧,分子式
的制取和性質(zhì)同,,,基本一樣,所以把它們歸位一類。
其中,,,因為極其不穩(wěn)定,分子結(jié)構(gòu)還沒有完全確定。
它們的制取方法:
將氧氣和氟氣的混合物冷卻,全部液化,然后進行輝光放電合成,隨著氟和氧的量和反應的控制條件的變化,反應產(chǎn)物也有不同,分別是,,,,。它們的合成條件如下表所示:
這幾個氟氧化合物,隨著含氧原子的增多,性質(zhì)越來越不穩(wěn)定,氧化性也隨著越來越強。比如,零下160度開始分解,到零下95度分解速度明顯加快,而到了零下57度立即分解完畢。而在零下213度合成后就會開始分解,到零下183度會迅速分解完,產(chǎn)物為氟氣和氧氣,以及少量的臭氧。
化學性質(zhì):由于以上幾個氟氧化物均不穩(wěn)定,對它們的研究都不多,其中的研究多一些。它們均是很強的氧化劑和氟化劑。氧化性隨著含氧原子的增多而增強。氧化能力介于氟氣分子----氟原子之間,基本和氟原子相當了。
以二氟化二氧為例:
二氟化二氧是一種性質(zhì)極其不穩(wěn)定的化合物,即使在的情況下也能緩慢分解氟氣和氧氣。分解速率約為每天4%。二氟化二氧只能在以下穩(wěn)定存在。其性狀為黃色晶體(熔點以下)和黃色油狀液體(熔點以上)。
二氟化二氧的氧化性極強,基本和氟原子的氧化性相當。在低于的極低溫度下也能與所有的金屬和非金屬反應(氦除外)。如二氟化二氧可以將黃金氧化成+5價,將硫元素從0價氧化成+6價,將惰性氣體氙,從0價氧化成+6價,甚至能將一部分氟化物氧化成氟單質(zhì)。還能和惰性氣體發(fā)生反應,生成二氟化氪和氧氣
反應條件:零下160度,日光照射或者紫外線照射
這也說明二氟化二氧的極強氧化性,而且這個反應不可逆。即的氧化性與的氧化性相當或者更強。
這個反應實質(zhì)是利用的不穩(wěn)定,會分解成氧氣和氟氣,同時零下160度的時候氪也處于液態(tài),有比氣態(tài)強的多的活性。而且在光照狀態(tài),氧原子和氟原子都是處于激發(fā)狀態(tài),擁有平時強的多的奪取電子的能力。特別是氟原子獲得了比平時更強的氧化能力,從而從氪那里搶的電子。(注意此時氧氣為氣態(tài),氟原子的氧化能力不能奪取氣態(tài)氧分子中的電子,而氪在零下157度即被液化,物質(zhì)在液態(tài)活性最大)
氟原子的氧化電位,為3.057,有些資料認為是3.03,二氟化二氧應該和這一數(shù)據(jù)很接近,或者相當。二氟化氪也和氟原子的氧化性差不多。
3.氧的正價鹽,即
第一個含有離子的化合物是在1962年獲得,即用六氟化鉑蒸汽和氧氣反應,獲得六氟合鉑酸二氧。氧為+價,即一個氧氣分子失去一個電子,而不是一個氧原子失去一個電子。需要注意的是這個反應必須是六氟化鉑蒸汽,才能和氧氣化合,固態(tài)的不行。
之后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的化合物有,,,等幾個。其中,六氟化鉑,三氟化硼,五氟化砷,五氟化錫,五氟化銻都是強的路易斯酸,有很強的親氟性,所以才會產(chǎn)生的鹽,其他元素沒有這樣的性質(zhì)。
如:氟本來沒有能力直接將氧氣氧化,當有強路易斯酸五氟化存在的情況下,由于五氟化砷的親氟性,增強了氟的氧化性,導致反應可以發(fā)生:
反應條件:高溫或者強光照射,五氟化砷起了催化作用,同時也參與反應。
化合物的性質(zhì):
結(jié)構(gòu)表明離子中的氧O----O比氧氣分子中的O---鍵長要短,所有的二氧基鹽都是順磁性的。二氧基鹽都不穩(wěn)定,常溫迅速分解,只有六氟合砷酸二氧和氟銻酸二氧比較穩(wěn)定,在有惰性氣體存在的情況下100度以上才會分解。所有的二氧基鹽都是很強的氧化劑,氧化性和氟相當。都會和水發(fā)生水解反應,放出氧氣和少量的臭氧。
4.次氟酸及其衍生物
次氟酸,化學式
1971年美國的化學家斯圖爾杰和阿佩里曼在0℃以下,用被氮氣稀釋的氟氣在細冰上緩慢通過制得。該物質(zhì)極為不穩(wěn)定,容易爆炸分解,分解產(chǎn)物為氟化氫和氧氣。在乙腈中卻相對穩(wěn)定的多。
該化合物中,氧為零價,氟為-1價,氫為+1價。次氟酸的真實架構(gòu)是,即氧通過單鍵分別和氫以及氟相連。
但是所謂的正負化合價其實是一個很古老也很迂腐的概念,在后來尤其是有機中根本不會用到。
因為正負化合價的規(guī)定對于共價鍵來說,看共用的電子對偏向哪邊。偏向的那個原子算帶負電多一些算負價。
所以,氧吸引電子的能力比氫強,和氫結(jié)合的時候算+1,而又比不過氟,和氟結(jié)合算-1,算在一起是就出現(xiàn)了尷尬的0價。
次氟酸有較強的酸性和氧化性,酸性和鹽酸差不多,氧化性和氧氣接近,可以氧化碘化物。次氟酸見水分解,沒有水溶液。
關(guān)于次氟酸的研究以及應用都不多
次氟酸的衍生物:如、、等都是已知的,但涉及的研究以及應用很少。
參考資料 >