三氟氧化氯

三氟氧化氯是一種有腐蝕性的液體，化學式 ClOF₃。它是作為火箭燃料氧化劑秘密開發的。

三氟氧化氯
IUPAC名 trifluoro(oxo)-λ5-chlorane
識別
CAS號	30708-80-6 [1]
PubChem	15388485
SMILES	O=Cl(F)(F)F
性質
化學式	ClF3O
摩爾質量	108.45 g·mol−1
密度	1.865
熔點	−42 °C（231 K）
沸點	29 °C（302 K）
結構
晶體結構	單斜晶系
空間群	C2/m
晶格常數	a = 9.826[2], b = 12.295[2], c = 4.901[2]
晶格常數	α = 90°, β = 90.338[2]°, γ = 90°
危險性
GHS危險性符號
GHS提示詞	Danger
相關物質
相關化學品	BrOF3 IOF3
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

製備

三氟氧化氯最初是在洛克丹公司（英語：Rocketdyne）^[3] 用氟氣處理一氧化氯而成的。其它和氟氣反應會產生三氟氧化氯的化合物包括亞氯酸鈉 (NaClO₂)和硝酸氯 (ClONO₂)。最早發表的生產方法是一氧化氯與二氟化氧 (OF₂)的反應。其它三氟氧化氯的製備方法還有 ClO₂F 或ClO₃F 和氯的氟化物的反應。^[4]更安全的方法是硝酸氯與氟氣的反應。

反應

作為一種路易斯鹼，它和路易斯酸反應會失去一個氟離子，產生二氟氧化氯(V)陽離子 (ClOF₂⁺)。^[5]這種陽離子的化合物包括 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，可以和強鹼反應，產生四氟氧化氯(V)陰離子 ClOF₄⁻。^[7]它的化合物包括KClOF₄、RbClOF₄和 CsClOF₄.^[8]這允許對ClOF₃進行純化，因為在室溫下會形成固體配合物，但它會在50至70°C 之間分解。其他可能的雜質要麼不會與鹼金屬氟化物反應，要麼即使反應也不容易分解。^[3]

三氟氧化氯會氟化各種材料，例如一氧化二氯、氯氣、玻璃或石英。^[3] ClOF₃ + Cl₂O → 2ClF + ClO₂F;^[6] 2ClOF₃ + 2Cl₂ → 6ClF + O₂ 當200 °C^[6]

三氟氧化氯和氟磺酸氯反應：

ClOF₃ + 2ClOSO₂F → S₂O₅F₂ + FClO₂ + 2ClF

反應也會產生SO₂F₂。^[3]

三氟氧化氯可以在一個反應中同時氟化和氧化，例如和五氟化鉬、四氟化矽、四氟肼（超過100 °C）、HNF₂和F₂NCOF的反應。和HNF₂ 的反應主要產生 NF₃O，而和MoF₅的反應產物為 MoF₆ 和MoOF₄。^[3]

它和碳氫化合物爆炸性反應。^[3]它和少量的水反應，產生ClO₂F 和HF。^[3]

超過 280 °C時，ClOF₃分解成氧氣和三氟化氯。^[3]

性質

三氟氧化氯的沸點為 29 °C。^[9]

三氟氧化氯的分子形狀為三角雙錐，垂直方向上有兩個氟原子 (F_a) ，水平方向上則有一個孤電子對、氧原子和氟原子 (F_e)^[7]Cl=O 鍵長為 1.405 Å、Cl-F_e 1.603 Å、Cl-F_a 1.713 Å，而∠F_eClO 鍵角為 109°、∠F_aClO=95°和∠F_aClF_e=88°。三氟氧化氯分子有極性，Cl 有 +1.76 電荷、O 有 −0.53電荷、水平方向的 F 有−0.31 電荷而垂直方向的 F 有−0.46電荷。整個分子的偶極矩為 1.74 D。^[10]