三氟氧化氯

三氟氧化氯是一种有腐蚀性的液体，化学式 ClOF₃。它是作为火箭燃料氧化剂秘密开发的。

三氟氧化氯
IUPAC名 trifluoro(oxo)-λ5-chlorane
识别
CAS号	30708-80-6 [1]
PubChem	15388485
SMILES	O=Cl(F)(F)F
性质
化学式	ClF3O
摩尔质量	108.45 g·mol−1
密度	1.865
熔点	−42 °C（231 K）
沸点	29 °C（302 K）
结构
晶体结构	单斜晶系
空间群	C2/m
晶格常数	a = 9.826[2], b = 12.295[2], c = 4.901[2]
晶格常数	α = 90°, β = 90.338[2]°, γ = 90°
危险性
GHS危险性符号
GHS提示词	Danger
相关物质
相关化学品	BrOF3 IOF3
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

制备

三氟氧化氯最初是在洛克丹公司（英语：Rocketdyne）^[3] 用氟气处理一氧化氯而成的。其它和氟气反应会产生三氟氧化氯的化合物包括亚氯酸钠 (NaClO₂)和硝酸氯 (ClONO₂)。最早发表的生产方法是一氧化氯与二氟化氧 (OF₂)的反应。其它三氟氧化氯的制备方法还有 ClO₂F 或ClO₃F 和氯的氟化物的反应。^[4]更安全的方法是硝酸氯与氟气的反应。

反应

作为一种路易斯碱，它和路易斯酸反应会失去一个氟离子，产生二氟氧化氯(V)阳离子 (ClOF₂⁺)。^[5]这种阳离子的化合物包括 ClOF₂BF₄、ClOF₂PF₆、ClOF₂AsF₆、ClOF₂SbF₆、ClOF₂BiF₆、ClOF₂VF₆、ClOF₂NbF₆、ClOF₂TaF₆、ClOF₂UF₆、ClOF₂、(ClOF₂)₂SiF₆、ClOF₂MoOF₅、ClOF₂Mo₂O₄F₉^[4]和ClOF₂PtF₆。^[6]

三氟氧化氯也是路易斯酸，可以和强碱反应，产生四氟氧化氯(V)阴离子 ClOF₄⁻。^[7]它的化合物包括KClOF₄、RbClOF₄和 CsClOF₄.^[8]这允许对ClOF₃进行纯化，因为在室温下会形成固体配合物，但它会在50至70°C 之间分解。其他可能的杂质要么不会与碱金属氟化物反应，要么即使反应也不容易分解。^[3]

三氟氧化氯会氟化各种材料，例如一氧化二氯、氯气、玻璃或石英。^[3] ClOF₃ + Cl₂O → 2ClF + ClO₂F;^[6] 2ClOF₃ + 2Cl₂ → 6ClF + O₂ 当200 °C^[6]

三氟氧化氯和氟磺酸氯反应：

ClOF₃ + 2ClOSO₂F → S₂O₅F₂ + FClO₂ + 2ClF

反应也会产生SO₂F₂。^[3]

三氟氧化氯可以在一个反应中同时氟化和氧化，例如和五氟化钼、四氟化硅、四氟肼（超过100 °C）、HNF₂和F₂NCOF的反应。和HNF₂ 的反应主要产生 NF₃O，而和MoF₅的反应产物为 MoF₆ 和MoOF₄。^[3]

它和碳氢化合物爆炸性反应。^[3]它和少量的水反应，产生ClO₂F 和HF。^[3]

超过 280 °C时，ClOF₃分解成氧气和三氟化氯。^[3]

性质

三氟氧化氯的沸点为 29 °C。^[9]

三氟氧化氯的分子形状为三角双锥，垂直方向上有两个氟原子 (F_a) ，水平方向上则有一个孤电子对、氧原子和氟原子 (F_e)^[7]Cl=O 键长为 1.405 Å、Cl-F_e 1.603 Å、Cl-F_a 1.713 Å，而∠F_eClO 键角为 109°、∠F_aClO=95°和∠F_aClF_e=88°。三氟氧化氯分子有极性，Cl 有 +1.76 电荷、O 有 −0.53电荷、水平方向的 F 有−0.31 电荷而垂直方向的 F 有−0.46电荷。整个分子的偶极矩为 1.74 D。^[10]