Xenontetrafluorid

Strukturformel
Struktur von Xenontetrafluorid
Allgemeines
Name Xenontetrafluorid
Andere Namen

Xenon(IV)-fluorid

Summenformel XeF4
Kurzbeschreibung

farbloser Feststoff[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 13709-61-0
EG-Nummer 237-260-1
ECHA-InfoCard 100.033.858
PubChem 123324
ChemSpider 109927
Wikidata Q409288
Eigenschaften
Molare Masse 207,28 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

4,04 g·cm−3[1]

Sublimationspunkt

115,75 °C[1]

Dampfdruck

3,3 hPa (25 °C)[2]

Löslichkeit

Hydrolyse in Wasser[3]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung
keine Einstufung verfügbar[4]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Xenontetrafluorid ist eine der wenigen Edelgasverbindungen und eine der zuerst (1962) entdeckten aus zwei Elementen.

Gewinnung und Darstellung

Xenontetrafluorid kann durch Reaktion der Elemente Xenon und Fluor bei 400 °C und 6 bar dargestellt werden. Das Verhältnis der Elemente muss 1:5 (Xenon:Fluor) betragen.[5][2] Alternativ kann es auch durch Reaktion von Xenon mit Sauerstoffdifluorid dargestellt werden.

Xe + 2 F 2 ⟶ XeF 4 {\displaystyle {\ce {Xe + 2 F2 -> XeF4}}}

Die Standardbildungsenthalpie der exothermen Reaktion beträgt − 278 k J m o l {\displaystyle -278{\tfrac {kJ}{mol}}} .[5] Die Verbindung lässt sich auch durch die Fluorierung von Xenondifluorid gewinnen.[6]

XeF 2 + F 2 ⟶ XeF 4 {\displaystyle {\ce {XeF_2 + F2 -> XeF4}}}

Hier beträgt die Reaktionsenthalpie − 114 k J m o l {\displaystyle -114{\tfrac {kJ}{mol}}} .

Eigenschaften

Xenontetrafluoridkristalle (1962)

Physikalische Eigenschaften

Bei Normaldruck und einer Temperatur von 115,75 °C geht es durch Sublimation direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über.[1] Der Tripelpunkt, an dem die drei Phasen fest, flüssig und gasförmig im Gleichgewicht stehen, liegt bei einer Temperatur von 117,10 °C[1][7] und einem Druck von 1,082 bar.[7] Die Sublimationsdruckfunktion ergibt sich entsprechend log10(P) = −A/T−B·log10(T)+C (P in Torr, T in K) mit A = 3226,27, B = 0,43434 und C = 12,301738 im Temperaturbereich von 275 bis 390 K.[7] Hier ergibt sich mittels einer Auswertung nach Clausius-Clapeyron eine Sublimationsenthalpie von 60,6 kJ·mol−1.[7] Die kritische Temperatur beträgt 339 °C, der kritische Druck 70,4 bar, die kritische Dichte 1,10 g·cm−3 und das kritische Volumen 189 cm3·mol−1.[8] Der Xenon-Fluor-Abstand beträgt im gasförmigen Zustand 194 pm, im Kristall 195,3 pm.[9]

Chemische Eigenschaften

Xenontetrafluorid ist unter normalen Bedingungen stabil, hydrolysiert aber bei Kontakt mit Wasser zu Xenontrioxid.

6   X e F 4 + 12   H 2 O ⟶ {\displaystyle \mathrm {6\ XeF_{4}+12\ H_{2}O\longrightarrow } } 2   X e O 3 + 4   X e + 3   O 2 + 24   H F {\displaystyle \mathrm {2\ XeO_{3}+4\ Xe+3\ O_{2}+24\ HF} }

Die Verbindung ist ein starkes Oxidationsmittel. So wird metallisches Platin zu Platin(IV)-fluorid und metallisches Quecksilber zu Quecksilber(I)-fluorid oxidiert.[6] Durch Wasserstoff wird es zu Xenon und Fluorwasserstoff reduziert.[6]

X e F 4 + 2   H 2 ⟶ {\displaystyle \mathrm {XeF_{4}+2\ H_{2}\longrightarrow } } X e + 4   H F {\displaystyle \mathrm {Xe+4\ HF} }

Es reagiert heftig mit organischen Ethern wie Tetrahydrofuran und Dioxan.[6] Bei Kontakt mit brennbaren Stoffen, wie Aceton oder Leichtmetallpulver kann die Verbindung explosionsartig reagieren.[10] Im Vergleich zu Xenondifluorid und Xenonhexafluorid bildet XeF4 nur schwer Salze, da das Kation XeF3+ mit zwei freien Elektronenpaare und drei Bindungen eine ungünstige Elektronenkonfiguration besitzt.[11]

Molekülgeometrie

Gemäß dem VSEPR-Modell besitzt das Xenontetrafluorid-Molekül eine quadratisch-planare Struktur. Im gasförmigen Zustand beträgt die Bindungslänge 194 pm (1,94 Å) bzw. im Kristall 195,3 pm (1,953 Å).[11]

Bindungslänge und Geometrie des Xenondifluorid-Moleküls

Xenondifluorid besitzt als Molekülsymmetrie die Punktgruppe D4h.[11] Um die Oktettregel zu erfüllen, besitzt das Xenontetrafluorid-Molekül noch zwei freie Elektronenpaare am Xenon.

Verwendung

Durch Lösen mit Antimonpentafluorid SbF5 in Flusssäure HF kann Xenontrifluoridohexafluoroantimonat(V) gewonnen werden.[12]

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. ↑ a b c d e David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Properties of the Elements and Inorganic Compounds, S. 4-98. (Xenontetrafluorid bei WebElements).
  2. ↑ a b J. G. Malm and C. L. Chernick: Xenon tetrafluoride. In: Henry F. Holtzclaw, Jr. (Hrsg.): Inorganic Syntheses. Band 8. McGraw-Hill Book Company, Inc., 1966, S. 254–258 (englisch). 
  3. ↑ John L. Huston: Chemical and physical properties of some xenon compounds; doi:10.1021/ic00132a043.
  4. ↑ Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
  5. ↑ a b Riedel, E.; Janiak, C.: Anorganische Chemie, 9. Auflage, 2015 Walter de Gruyter GmbH & Co. KG, Berlin/Boston, ISBN 978-3-11-035528-4, S. 416–417, (abgerufen über De Gruyter Online)
  6. ↑ a b c d Wiberg, E.; Wiberg, N.; Holleman, A.F.: Anorganische Chemie, 103. Auflage, 2017 Walter de Gruyter GmbH & Co. KG, Berlin/Boston, ISBN 978-3-11-026932-1, S. 467, (abgerufen über De Gruyter Online).
  7. ↑ a b c d Schreiner, F.; McDonald, G.N.; Chernick, C.L.: Vapor pressure and melting points of xenon difluoride and xenon tetrafluoride in J. Phys. Chem. 72 (1968) 1162–1166, doi:10.1021/j100850a014.
  8. ↑ Ogrin, T.; Zemva, B.; Bohinc, M.; Slivnik, J.: Critical Constants and Liquid Densities of Xenon Difluoride and Xenon Tetrafluoride in J. Chem. Eng. Data 17 (1972) 418–419, doi:10.1021/je60055a003.
  9. ↑ Eintrag zu Xenon-Verbindungen. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 3. Januar 2018.
  10. ↑ L. Roth, U. Weller: Gefährliche Chemische Reaktionen, Eintrag für Xenontetrafluorid, Stand 72. Ergänzungslieferung 3/2014, ecomed Verlag Landsberg/Lech, ISBN 978-3-609-19587-2.
  11. ↑ a b c A. F. Holleman, N. Wiberg: Anorganische Chemie. 103. Auflage. 1. Band: Grundlagen und Hauptgruppenelemente. Walter de Gruyter, Berlin / Boston 2016, ISBN 978-3-11-049585-0, S. 467 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). (abgerufen über De Gruyter Online)
  12. ↑ P. Boldrini, R. J. Gillepsie, P. R. Ireland, G. J. Schrobilgen: Crystal structure of trifluoroxenon(1+) hexafluoroantimonate(1-). In: Inorganic Chemistry. Juli 1974, S. 1690, doi:10.1021/ic50137a030.