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三氟氧化氯

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三氟氧化氯
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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。

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製備

三氟氧化氯最初是在洛克丹公司英語Rocketdyne[3]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)、HNF2F2NCOF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]

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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 (Fa) ,水平方向上則有一個孤電子對、氧原子和氟原子 (Fe)[7]Cl=O 鍵長為 1.405 Å、Cl-Fe 1.603 Å、Cl-Fa 1.713 Å,而∠FeClO 鍵角為 109°、∠FaClO=95°和∠FaClFe=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]

參考資料

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