Перхлорилфторид

Перхлорилфторид (триоксид-фторид хлора(VII)) — неорганическое соединение семивалентного хлора с кислородом и фтором. Впервые получен Боде в 1951 году. Позже заменой ОН на F в хлорной кислоте он был получен Энгельбрехтом в 1952 году (при электролизе перхлората натрия, растворённого в жидком фтористом водороде).

Получение 
Реакцией фтора с хлорной кислотой:

2F2+4HClO4→4FClO3+2H2O+О2↑

Или взаимодействием перхлората калия со смесью фторсульфоновой кислоты и фторида сурьмы(V), при комнатной температуре:

Физические свойства 
Бесцветный газ со сладковатым запахом, плохо растворимый в воде и нерастворимый во фтороводороде. Относительно легко сжижается, примерно, как хлор или аммиак — давление насыщенного пара при 20 градусах Цельсия около 10,5 атмосфер. Умеренно токсичен. Обладает высоким для газов значением диэлектрической проницаемости.

Фторид перхлорила термически устойчив до 400°С. Выше 465°С он подвергается разложению первого порядка с энергией активации = 244 кДж моль-1.

Температура кипения: -46,7°С

Температура плавления: -152°С

Из всех газообразных веществ перхлорилфторид обладает самым высоким сопротивлением электрическому пробою (на 30% меньше, чем у SF6) и поэтому может служить отличным изолятором в высоковольтных системах.

Теплота испарения: 19,339 кДж/моль

Критическое давление: 53 атм

Плотность: 1,981 г/см³ (-145°C)

Плотность:1,782 г/см³ (-73°C)

Вязкость: 0,55 сантипуаз

FClO3 обладает низкой реакционной способностью при комнатной температуре и очень высоким удельным импульсом тяги, этот газ широко изучался, как окислитель ракетного топлива (он имеет преимущество по сравнению с N2O2 и ClF3 в качестве окислителя для N2H4, MeNNH2, LiH)

Очень низкий дипольный момент =0,023 Д

В кинетическом отношении перхлорилфторид очень устойчив, однако характеризуется умеренной термодинамической нестабильностью:

Удельная энтальпия образования (газ, 298°К) = -23,8 кДж моль-1

Энергия Гиббса (газ, 298°К) = +48,1 кДж моль-1

Химические свойства 
Окислительная активность при обычных условиях невелика, но быстро возрастает при нагревании.

Гидролиз соединения идёт медленно даже при 250°C-300°C градусах, а количественно протекает только в присутствии концентрированного раствора гидрооксида щелочного металла в запаянной трубке при высоком давлении и 300°C градусах.

Разлагается концентрированным раствором щелочи на перхлорат и фторид:

FClO3+KOH(конц.)→HF+KClO4

FClO3+2NaOH(конц.)→NaClO4+NaF+H2O

Металлические Na и K реагируют с ним только выше 300 °С:

2Na+FClO3→NaF+NaClO3

Применение 
Мягкий фторирующий агент в органической химии. Предложен в качестве окислителя ракетного топлива.

FClO3 также действует, как мягкий фторирующий агент для соединений, включающих реакционно способную метиленовую группу, например:

Примечания

Литература 
 Гринвуд Н., Эрншо А. Химия элементов, — Т. 2, — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008
Реми Г. Курс неорганической химии. —Том 1.—1972 г.
 Исикава Н., Кобаяси Ё. Фтор: химия и применение, — М.: Мир, 1982.
 Некрасов Б. В. Основы общей химии, — Т. 1, — М.: Химия, 1973.
 Рысс И. Г. Химия фтора и его неорганических соединений, — М., 1956.
 Успехи химии. — 1967, — Т. 36, № 3, — С. 377—398

Соединения хлора
Соединения фтора
хлора