Xenontetrafluorid

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

Strukturformel
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]
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

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.

${\displaystyle {\ce {Xe + 2 F2 -> XeF4}}}$

Die Standardbildungsenthalpie der exothermen Reaktion beträgt ${\displaystyle -278{\tfrac {kJ}{mol}}}$.^[5] Die Verbindung lässt sich auch durch die Fluorierung von Xenondifluorid gewinnen.^[6]

${\displaystyle {\ce {XeF_2 + F2 -> XeF4}}}$

Hier beträgt die Reaktionsenthalpie ${\displaystyle -114{\tfrac {kJ}{mol}}}$.

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.

${\displaystyle \mathrm {6\ XeF_{4}+12\ H_{2}O\longrightarrow } }$ ${\displaystyle \mathrm {2\ XeO_{3}+4\ Xe+3\ O_{2}+24\ HF} }$

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]

${\displaystyle \mathrm {XeF_{4}+2\ H_{2}\longrightarrow } }$ ${\displaystyle \mathrm {Xe+4\ HF} }$

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 Elektronenpaaren 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]

Xenondifluorid besitzt als Molekülsymmetrie die Punktgruppe D_4h.^[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]