Tetrafluoruro di xeno

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Tetrafluoruro di xeno
Xenon-tetrafluoride-3D-balls.png
Xenon-tetrafluoride-3D-vdW.png
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare XeF4
Massa molecolare (u) 207,28
Aspetto solido incolore
Numero CAS [13709-61-0]
Numero EINECS 237-260-1
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.) 4,040
Temperatura di fusione 117 °C (390 K)
ΔfusH0 (kJ·mol−1) 16,3
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1) −267,1
ΔfG0 (kJ·mol−1) −145,5
S0m(J·K−1mol−1) 167,0
C0p,m(J·K−1mol−1) 118,39
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
Molto tossico Comburente
Frasi R 8-25-26-34
Frasi S 17-26-28-36/37/39-45

Il tetrafluoruro di xeno è il composto chimico di formula XeF4. Fu il primo composto binario di un gas nobile ad essere sintetizzato.[1]

Struttura molecolare e configurazione elettronica[modifica | modifica wikitesto]

Il tetrafluoruro di xeno in condizioni normali è un solido cristallino incolore. La struttura cristallina fu determinata nel 1963 tramite spettroscopia NMR e cristallografia a raggi X.[2][3] È un solido molecolare; la molecola ha forma planare quadrata, come confermato da studi di diffrazione neutronica,[4] in accordo con la teoria VSEPR, dato che lo xeno possiede due coppie di elettroni non condivise che si situano sopra e sotto il piano molecolare.

Sintesi[modifica | modifica wikitesto]

Cristalli di XeF4 (1962).

Il tetrafluoruro di xeno si forma scaldando sotto pressione una miscela di fluoro e xeno in rapporto 1:5 in un contenitore di nichel a 400 °C:[1]

Xe + 2F2 → XeF4

Nella reazione si forma anche esafluoruro di xeno, XeF6; la quantità di quest'ultimo composto cresce aumentando la quantità di fluoro nella miscela iniziale. Il nichel non ha funzione di catalizzatore per la reazione; si usa un recipiente di nichel perché l'interno del recipiente reagendo con il fluoro si ricopre di una patina protettiva inerte di fluoruro di nichel.

Reattività[modifica | modifica wikitesto]

Il tetrafluoruro di xeno puro è un solido incolore stabile a temperatura ambiente in assenza di umidità. XeF4 è tuttavia un composto molto reattivo, con forti capacità ossidanti e fluoruranti. Va evitato ogni contatto con sostanze organiche. In presenza di acqua idrolizza rapidamente formando xeno elementare, triossido di xeno, ossigeno e acido fluoridrico:[5]

6XeF4 + 12H2O → 4Xe + 2XeO3 +3O2 + 24HF

Questa reazione rappresenta un pericolo perché XeO3 può reagire in modo esplosivo.

Sciolto in HF anidro attacca il platino formando tetrafluoruro di platino:[6]

Pt + XeF4 → Xe + PtF4

Reagendo con il fluoruro di tetrametilammonio forma il pentafluoroxenato di tetrametilammonio, che contiene l'anione pentagonale XeF5-; lo stesso anione si forma anche per reazione col fluoruro di cesio:[7]

[N(CH3)4]F + XeF4 → [N(CH3)4]XeF5

CsF + XeF4 → CsXeF5

Reagendo con forti accettori di ioni F- come il pentafluoruro di bismuto e di antimonio forma addotti contenenti il catione XeF3+. Ad esempio:

XeF4 + BiF5 → [XeF3]+[BiF6]-

Il catione XeF3+ è stato identificato anche nel composto [XeF3]+[Sb2F11]- tramite spettroscopia NMR.[8]

XeF4 reagisce in eccesso di xeno a 400 °C formando difluoruro di xeno, XeF2, mentre in eccesso di fluoro a 300 °C si forma esafluoruro di xeno, XeF6.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ a b H. H. Claassen, H. Selig e J. G. Malm, Xenon Tetrafluoride in J. Am. Chem. Soc., vol. 84, nº 18, 1962, p. 3593, DOI:10.1021/ja00877a042.
  2. ^ T. H. Brown, E. B. Whipple, e Peter H. Verdier, Xenon Tetrafluoride: Fluorine-19 High-Resolution Magnetic Resonance Spectrum in Science, vol. 140, nº 3563, 1963, p. 178, DOI:10.1126/science.140.3563.178.
  3. ^ J. A. Ibers e W. C. Hamilton, Xenon Tetrafluoride: Crystal Structure in Science, vol. 139, nº 3550, 1963, pp. 106-107, DOI:10.1126/science.139.3550.10.
  4. ^ J. H. Burns, P. A. Agron e H. A. Levy, Xenon Tetrafluoride Molecule and Its Thermal Motion: A Neutron Diffraction Study in Science, vol. 139, nº 3560, 1963, pp. 1208-1209, DOI:10.1126/science.139.3560.1208.
  5. ^ S. M. Williamson e C. W. Koch, Xenon Tetrafluoride: Reaction with Aqueous Solutions in Science, vol. 139, nº 3559, 1963, pp. 1046–104, DOI:10.1126/science.139.3559.1046.
  6. ^ C. L. Chernick, H. H. Claassen, P. R. Fields 1, H. H. Hyman, J. G. Malm, W. M. Manning, M. S. Matheson, L. A. Quarterman, F. Schreiner, H. H. Selig, I. Sheft, S. Siegel, E. N. Sloth, L. Stein, M. H. Studier, J. L. Weeks e M. H. Zirin, Fluorine Compounds of Xenon and Radon in Science, vol. 138, nº 3537, 1962, pp. 136-138, DOI:10.1126/science.138.3537.136.
  7. ^ C. Harding, D. A. Johnson e R. Janes, Elements of the p block (Volume 9 of Molecular world), Royal Society of Chemistry, 2002, p. 93, ISBN 0-85404-690-9.
  8. ^ R. J. Gillespie, B. Landa e G. J. Schrobilgen, Trifluoroxenon(IV)µ-fluoro-bispentafluoroantimonate(V): the XeF3+ cation in Journal of the Chemical Society D: Chemical Communications, 1971, pp. 1543–154, DOI:10.1039/C29710001543.

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

  • C. E. Housecroft, A. G. Sharpe, Inorganic chemistry, 2ª ed., Harlow (England), Pearson Education Limited, 2005, ISBN 0-13-039913-2.
  • N. N. Greenwood, A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
  • J. G. Malm, H. Selig, J. Jortner e S. A. Rice, The chemistry of xenon in Chem. Rev., vol. 65, nº 2, 1965, pp. 199-236, DOI:10.1021/cr60234a003.
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