Pentafluoruro di bromo

Il pentafluoruro di bromo è il composto chimico interalogeno con formula BrF₅, dove il bromo ha numero di ossidazione +5. In condizioni standard è un liquido giallo chiaro fumante, con odore pungente. È disponibile in commercio, ed è un composto molto tossico e reattivo. Ha proprietà fluoruranti molto forti, anche se meno dell'analogo interalogeno ClF₅.

Pentafluoruro di bromo
Struttura e dimensioni della molecola di pentafluoruro di bromo in fase gassosa
Modello della molecola di pentafluoruro di bromo
Nome IUPAC
Pentafluoruro di bromo
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	BrF5
Massa molecolare (u)	174,89
Aspetto	liquido giallo chiaro
Numero CAS	7789-30-2
Numero EINECS	232-157-8
PubChem	24606
SMILES	FBr(F)(F)(F)F
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	2,466
Solubilità in acqua	reazione violenta
Temperatura di fusione	−61,30 °C (334,3 K)
Temperatura di ebollizione	40,25 °C (313,25 K)
Tensione di vapore (Pa) a 293 (20 °C) K	44
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1)	–428,9 (g) –458,6 (l)
S0m(J·K−1mol−1)	320,2 (g) 225,1 (l)
C0p,m(J·K−1mol−1)	99,6
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
Frasi R	8, 23/24/25, 34
Frasi S	7/8, 36/37/39, 45

Struttura

BrF₅ è un composto molecolare. La molecola ha struttura a piramide quadrata, con simmetria C_4v, in accordo con la teoria VSEPR. Le distanze di legame Br–F sono quelle indicate nella figura. Al di sopra di 450 K la molecola è stereochimicamente non-rigida, come evidenziato da misure di spettroscopia RMN ¹⁹F.^[1]

Sintesi

BrF₅ fu sintetizzato per la prima volta nel 1931 per reazione diretta tra bromo e fluoro.^[2] La reazione è adatta alla preparazione di grosse quantità di prodotto, ed è condotta a 150 °C con un eccesso di fluoro:

${\displaystyle {\ce {Br2 + 5F2 -> 2BrF5}}}$

Per preparare piccole quantità si usano fluoro e bromuro di potassio:^[2]

${\displaystyle {\ce {KBr + 3F2 -> KF + BrF5}}}$

In questo modo si ottiene BrF₅ non contaminato da trifluoruri e altre impurità.^[2]

Reattività

BrF₅ è un composto estremamente reattivo. Reagisce esplosivamente con acqua per formare acido bromico e HF:^[3]

${\displaystyle {\ce {BrF5 + 3H2O -> HBrO3 + 5HF}}}$

È un fluorurante molto energico, anche se meno di ClF₅ e ClF₃. A temperatura ambiente converte la maggior parte dei composti di uranio in UF₆. Ad alta temperatura riesce a fluorurare anche silicati:^[3]

${\displaystyle {\ce {KAlSi3O8 + 8BrF5 -> KF + AlF3 + 3SiF4 + 4O2 + 8BrF3}}}$

Può fluorurare i perbromati formando fluoruro di perbromile, BrO₃F, e fluoruro di bromile, BrO₂F:^[3]

${\displaystyle {\ce {2KBrO4 + BrF5 + 2HF -> 2BrO3F + BrO2F + 2KHF2}}}$

Usando un agente fluorurante e ossidante fortissimo come [KrF]⁺[AsF₆]^–, da BrF₅ si può ottenere lo ione [BrF₆]⁺, dove il bromo raggiunge lo stato di ossidazione +7:^[1]

${\displaystyle {\ce {[KrF]+[AsF6]- + BrF5 -> [BrF6]+[AsF6]- + Kr}}}$

BrF₅ può agire come accettore di ioni fluoruro anche per formare lo ione ottaedrico [BrF₆]^–[3]:

${\displaystyle {\ce {BrF5 + CsF -> CsBrF6}}}$

Usi

BrF₅ è disponibile in commercio, e viene usato come agente fluorurante più pratico da maneggiare rispetto al fluoro, dato che a temperatura ambiente è liquido e non gassoso. Viene utilizzato per reazioni di fluorurazione sia di sostanze organiche che inorganiche (ad esempio, nella lavorazione dei combustibili nucleari). Si usa anche come ossidante in combustibili liquidi per razzi.

Sicurezza

BrF₅ è un composto chimico molto pericoloso. È fortemente corrosivo per la pelle, e i vapori sono irritanti per occhi, pelle e mucose.^[4] L'esposizione a 100 ppm per pochi minuti risulta letale in animali da laboratorio. L'esposizione cronica può causare danni a reni e fegato. Per contatto con acqua sviluppa HF, anch'esso tossico e corrosivo. Può infiammarsi o esplodere a contatto con sostanze organiche o metalli in polvere.^[5]