高氯酰氟
化合物
高氯酰氟[5]是具有化學式ClFO
3的活潑氣體，具有類似於汽油和煤油的獨特甜味[6]。有毒，是一種強大的氧化劑和氟化劑。是高氯酸的酸性氟化物 。
| 高氯酰氟 | |||
|---|---|---|---|
| |||
| IUPAC名 Perchloryl fluoride | |||
| 別名 | Chlorine oxyfluoride, Perchlorofluoride, Chlorine fluorine oxide, Trioxychlorofluoride, Perchloric acid fluoride | ||
| 識別 | |||
| CAS號 | 7616-94-6 
| ||
| PubChem | 24258 | ||
| ChemSpider | 22680 | ||
| SMILES |
| ||
| InChI |
| ||
| InChIKey | XHFXMNZYIKFCPN-UHFFFAOYAO | ||
| EINECS | 231-526-0 | ||
| RTECS | SD1925000 | ||
| 性質 | |||
| 化學式 | ClO3F | ||
| 摩爾質量 | 102.4496 g·mol⁻¹ | ||
| 外觀 | 無色氣體 | ||
| 氣味 | 甜味 | ||
| 密度 | 1.434 g/cm3 | ||
| 熔點 | −147.8 °C（125 K） | ||
| 沸點 | −46.7 °C（226 K） | ||
| 溶解性（水） | 0.06 g/100 ml (20 °C) | ||
| 蒸氣壓 | 10.5 atm (20°C)[1] | ||
| 黏度 | 3.91 x 10−3 Pa.s (@ melting point) | ||
| 結構 | |||
| 分子構型 | 四面體[2]:373 | ||
| 熱力學 | |||
| ΔfHm⦵298K | -21.42 kJ/mol [3]:380 | ||
| S⦵298K | 278.97 J/(mol*K) | ||
| 危險性 | |||
| 主要危害 | 腐蝕性，氧化性，毒性 | ||
| NFPA 704 |
 0
3
3
| ||
| PEL | TWA 3 ppm (13.5 mg/m3)[1] | ||
| TLV | 3 ppm | ||
| 致死量或濃度： | |||
LC50（中位濃度）
|
385 ppm (rat, 4 hr) 451 ppm (dog, 4 hr)[4] | ||
LCLo（最低）
|
2000 ppm (rat, 40 min) 451 ppm (dog, 4 hr)[4] | ||
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |||
儘管高氯酰氟的生成焓（ ΔHf°=-5.2千卡/摩爾）很小，但它是熱力學穩定的，在400℃才分解。[2]:380對還原劑和陰離子具有很強的反應性，但氯原子充當親電體。[2]:382 與還原劑如金屬酰胺、金屬、氫化物等發生爆炸性反應[6]。與氯酰氟不同，其在水中的水解非常緩慢。
合成與化學
編輯高氯酰氟主要由氟化高氯酸鹽產生。常用五氟化銻作為氟化劑： [2]:372–373
- ClO−
4 + 3 HF + 2 SbF
5 → ClO
3F + H
3O+
+ 2 SbF−
6
ClO
3F與醇反應生成烷基高氯酸鹽，這是對震動極其敏感的炸藥。 [7] 在路易斯酸存在下，它可用於通過親電芳香取代將–ClO
3基團引入芳香環。 [8]
應用
編輯高氯酰氟在有機化學中用作溫和的氟化劑。[2] :383 它是第一種工業上的親電氟化劑，自20世紀60年代起用於生產氟化類固醇。[7] 在氯化鋁存在下，它也被用作芳族化合物的親電子高氯化試劑。[9]
研究了高氯酰氟作為高性能液體火箭燃料氧化劑的用途。[10] 與五氟化氯和五氟化溴相比，它具有明顯更低的比沖 ，但不會腐蝕容器。 不需要低溫儲存。 火箭燃料化學家John Drury Clark在他的書《Ignition！》中報道稱 [11]高氯酰氟與全鹵素氧化劑如三氟化氯和五氟化氯完全混溶，這種混合物提供了適當燃燒含碳燃料所需的氧氣。
安全
編輯高氯酰氟氟化物是有毒的，TLV為3ppm。[13] 它對肺和眼睛具有強烈的刺激性，能夠灼傷暴露的皮膚。其IDLH水平為100 ppm。[14] 接觸的症狀包括頭暈、頭痛、暈厥和紫紺。 暴露於毒性水平會導致嚴重的呼吸道炎症和肺水腫。[10]
參考文獻
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- ^ Schmauch, G. E.; Serfass, E. J. The Use of Perchloryl Fluoride in Flame Photometry. Applied Spectroscopy. 1958, 12 (3): 98–102. Bibcode:1958ApSpe..12...98S. doi:10.1366/000370258774615483.
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