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).

Перхлорилфторид
Общие
Систематическое наименование	триоксид-​фторид хлора​(VII)​
Традиционные названия	перхлорилфторид
Хим. формула	FClO3
Рац. формула	FClO3
Физические свойства
Состояние	бесцветный газ
Молярная масса	102,45 г/моль
Плотность	1,4 г/см³
Энергия ионизации	13,6 ± 0,1 эВ[1] и 12,95 эВ[2]
Термические свойства
Температура
• плавления	-147,8 °C
• кипения	-46,7 °C
Критическая точка
• температура	95 °C
Давление пара	10,5 ± 0,1 атм[1]
Химические свойства
Растворимость
• в воде	0,06 г/100 мл
Структура
Дипольный момент	7,7E−32 Кл·м[2]
Классификация
Рег. номер CAS	7616-94-6
PubChem	24258
Рег. номер EINECS	231-526-0
SMILES	FCl(=O)(=O)=O
InChI	InChI=1S/ClFO3/c2-1(3,4)5 XHFXMNZYIKFCPN-UHFFFAOYSA-N
RTECS	SD1925000
ChemSpider	22680
Безопасность
Токсичность	средняя
NFPA 704	2 3 3 OX
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

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: