Фторид кислорода(II)
Фторид кислорода(II) | |||
---|---|---|---|
| |||
Общие | |||
Систематическое наименование | Фторид кислорода(II) | ||
Хим. формула | F2O | ||
Рац. формула | OF2 | ||
Физические свойства | |||
Состояние | бледно-жёлтый газ | ||
Молярная масса | 54 г/моль | ||
Плотность | 1,59 г/см³ | ||
Энергия ионизации | 13,11 ± 0,01 эВ[1][2] | ||
Термические свойства | |||
Температура | |||
• плавления | −224 °C | ||
• кипения | −145 °C | ||
• разложения | выше 200 °C | ||
Критическая точка | -58 °C, 49 атм | ||
Энтальпия | |||
• образования | —25,2 кДж/моль | ||
Давление пара | 1 ± 1 атм[1] | ||
Структура | |||
Дипольный момент | 9,9E−31 Кл·м[2] | ||
Классификация | |||
Рег. номер CAS | 7783-41-7 | ||
PubChem | 24547 | ||
Рег. номер EINECS | 231-996-7 | ||
SMILES | O(F)F | ||
InChI | InChI=1S/F2O/c1-3-2 UJMWVICAENGCRF-UHFFFAOYSA-N | ||
RTECS | RS2100000 | ||
ChEBI | 30494 | ||
ChemSpider | 22953 | ||
Безопасность | |||
ЛД50 | LD50: 1—2 мг/(м3·час) (крысы, ингаляция) | ||
Токсичность | Чрезвычайно ядовит, СДЯВ | ||
Пиктограммы ECB | |||
NFPA 704 | 0 4 3 OX | ||
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
Медиафайлы на Викискладе |
Фтори́д кислоро́да(II) (дифтори́д кислоро́да) — бинарное неорганическое соединение кислорода и фтора с формулой OF2. При нормальных условиях представляет собой бесцветный ядовитый газ, конденсирующийся при охлаждении в светло-жёлтую (в толстых слоях золотисто-жёлтую) жидкость. Фторид кислорода(II) имеет раздражающий запах, несколько отличающийся от запаха фтора (смесь запаха хлорной извести и озона).
Открытие
Дифторид кислорода был открыт впервые в 1929 году Полем Лебо и Августином Дамьеном, а спустя некоторое время подробно изучен Руффом и Менцелем.
Систематическое название
В литературе иногда это соединение называют оксидом фтора (F2O). Однако это неверно, так как атом фтора более электроотрицателен, чем кислород, и по правилам IUPAC это соединение должно называться именно фторидом кислорода (OF2), хотя общая электронная пара практически не смещается от атома кислорода в сторону атома фтора.
Физические свойства
Жидкий фторид кислорода неограниченно смешивается с жидкими озоном, фтором, кислородом. Плохо растворяется в холодной воде (примерно 7:100 по объёму). При этом достаточно хорошо растворяет воздух.
Молекула обладает слабым дипольным моментом, равным 0,3 Д.
Получение
- Получение фторида кислорода(II) до сих пор проводят по так называемому «щелочному» способу пропусканием газообразного фтора в 2 % (0,5 н.) водный раствор гидроксида натрия (NaOH). Помимо фторида кислорода(II) параллельно образуются пероксид водорода и озон:
- Возможно также получение фторида кислорода(II) электролизом водного раствора HF.
- При горении воды в атмосфере фтора также частично образуется дифторид кислорода и пероксид водорода. Это происходит за счёт протекания радикальных реакций:
- — инициация свободных радикалов с образованием бирадикала O:
- — доминирующий процесс
Чтобы получить чистый фторид кислорода взаимодействием воды со фтором, нужно проводить эту реакцию при −40 °C. Реакция идёт по радикально-цепному механизму:
- Взаимодействие кислорода со фтором под действием ультрафиолета или электрического разряда. Кислород под действием ультрафиолета разлагается на свободные радикалы:
Химические свойства
Дифторид кислорода — весьма энергичный окислитель, и в этом отношении напоминает по силе свободный фтор, а по механизму окисления — озон, но реакции с участием фторида кислорода(II) требуют более высокой энергии активации, так как на первой стадии происходит образование атомарного кислорода (как и у озона). Термическое разложение фторида кислорода(II) представляет собой мономолекулярную реакцию с энергией активации 41 ккал/моль и начинается только при температуре выше 200 °C.
При растворении в горячей воде подвергается гидролизу. При этом образуется фтороводород и обычный кислород. В щелочной среде разложение протекает достаточно быстро.
Смесь паров дифторида кислорода и воды взрывоопасна:
Фторид кислорода(II) не действует на сухое стекло и кварц, но действует (интенсивно) на металлическую ртуть, что исключает применение ртути в приборах с фторидом кислорода(II). На смазку для газовых кранов фторид кислорода(II) действует очень медленно.
Взаимодействие с металлами
На меди, платине, золоте, серебре фторид кислорода(II) образует лишь тончайшие защитные плёнки фторидов, что позволяет использовать эти металлы в контакте с фторидом кислорода(II) при комнатной температуре. При повышении температуры до 250 °C происходит дальнейшее окисление металлов. Наиболее подходящими металлами для работы с дифторидом кислорода являются алюминий и магний. Нержавеющие стали, никель, монель-металл, магниевомедный сплав (92/8), латунь и медь также мало изменяются в весе при воздействии фторида кислорода(II) в течение 1...1,5 недели при 100 °C.
Применение
Благодаря высокой энергии активации разложения фторида кислорода(II), это соединение можно сравнительно безопасно смешивать с многими углеводородами, водородом, моноокисью углерода и прочими веществами, что чрезвычайно важно в практическом плане использования фторида кислорода(II) в качестве высокоэффективного окислителя ракетного топлива. Так как фторид кислорода(II) не взрывается при смешивании с горючими материалами и при нагревании (сам по себе) то его применение вполне безопасно.
Токсичность
Фторид кислорода(II) OF2 (дифторид кислорода) чрезвычайно токсичен (степень токсичности сопоставима с таковой фосгена COCl2), гораздо более ядовит, чем элементарный фтор, так как вызывает сильнейшее раздражение тканей организма, очень глубоко проникает и растворяется в них (глубже чем фтор), затрудняет дыхание. По токсикологии NFPA 704 ему присвоена высшая токсичность. Класс токсичности – 1.
Смертельная доза (LC50) — 1—2 мг/(м3·час) (даже меньше, чем у синильной кислоты).
Дифторид кислорода опасен для окружающей среды.
Упоминания в литературе
В фантастической новелле Роберта Л. Форварда «Камелот 30К» дифторид кислорода был использован как биохимический растворитель для живых форм, живущих в поясе Койпера Солнечной системы. Хотя при 30 К фторид кислорода будет твёрдым, вымышленные инопланетные организмы являются эндотермическими и благодаря радиотермическому нагреву могут использовать жидкий фторид кислорода в качестве крови.
См. также
Примечания
- ↑ 1 2 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0475.html
- ↑ 1 2 David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
Литература
- Сарнер С. Химия ракетных топлив (рус.). — М.: Мир, 1969.
- Schmidt E. W., Harper J. T. Handling and Use of Fluoride and Fluorine-Oxygen Mixtures in Rocket Systems (NASA SP-3037) (англ.). — Cleveland, Ohio: Lewis Research Center, 1967.
HF DF | He | ||||||||||||||||
LiF | BeF2 | BF3 | CF4 | N2F2 N2F4 NF3 NH4F | O4F2 O2F2 OF2 | F | Ne | ||||||||||
NaF | MgF2 | AlF3 | SiF2 Si3F8 Si4F10 SiF4 | PF3 PF5 | S2F2 SF4 S2F10 SF6 | ClF ClF3 ClF5 | Ar | ||||||||||
KF | CaF2 | ScF3 | TiF2 TiF3 TiF4 | VF2 VF3 VF4 VF5 | CrF2 СrF3 СrF4 СrF5 | MnF2 MnF3 MnF4 | FeF2 FeF3 | CoF2 CoF3 | NiF2 NiF4 | CuF CuF2 | ZnF2 | GaF3 | GeF2 GeF4 | AsF3 AsF5 | SeF4 SeF6 | BrF BrF3 BrF5 | KrF2 KrF4 |
RbF | SrF2 | YF3 | ZrF2 ZrF3 ZrF4 | NbF3 NbF4 NbF5 | MoF3 MoF5 MoF6 | TcF5 TcF6 | RuF3 RuF5 RuF6 | RhF3 RhF4 RhF5 RhF6 | PdF2 PdF3 PdF4 | AgF AgF2 | CdF2 | InF3 | SnF2 SnF4 | SbF3 SbF5 | TeF4 TeF6 | IF IF3 IF5 IF7 | XeF2 XeF4 |
CsF | BaF2 | HfF4 | TaF5 | WF4 WF5 WF6 | ReF4 ReF5 ReF6 ReF7 | OsF4 OsF5 OsF6 OsF7 OsF8 | IrF3 IrF4 IrF5 IrF6 | PtF2 PtF4 PtF5 PtF6 | Au4F8 AuF3 AuF5 AuF5·F2 | Hg2F2 HgF2 | TlF TlF3 | PbF2 PbF4 | BiF3 BiF5 | Po | At | Rn | |
Fr | RaF2 | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |
↓ | |||||||||||||||||
LaF3 | CeF3 CeF4 | PrF3 PrF4 | NdF3 | Pm | SmF2 SmF3 | EuF2 EuF3 | GdF3 | Tb | DyF3 | HoF3 | Er | Tm | YbF2 YbF3 | LuF3 | |||
AcF3 | ThF4 | PaF4 PaF5 | UF3 UF4 UF5 UF6 | NpF3 NpF4 NpF5 NpF6 | PuF3 PuF4 PuF6 | Am | CmF3 | BkF4 | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr |