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氟化劑。是高氯酸酸性氟化物

高氯酰氟
Perchloryl fluoride
IUPAC名
Perchloryl fluoride
別名 Chlorine oxyfluoride, Perchlorofluoride, Chlorine fluorine oxide, Trioxychlorofluoride, Perchloric acid fluoride
識別
CAS號 7616-94-6  checkY
PubChem 24258
ChemSpider 22680
SMILES
 
  • FCl(=O)(=O)=O
InChI
 
  • 1/ClFO3/c2-1(3,4)5
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 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
ΔfHm298K -21.42 kJ/mol [3]:380
S298K 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

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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
3
F
+ H
3
O+
+ 2 SbF
6

ClO
3
F
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–ClO
3
基團引入芳香環。 [8]

應用

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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]五氟化氯氟化相比,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氟化五氟化完全混溶,這種混合物提供了適當燃燒含碳燃料所需的氧氣。

它也可以作用於光電火焰光度計英語Photoelectric flame photometer的激發源。 [12]

安全

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高氯酰氟氟化物是有毒的,TLV英語Threshold limit value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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  1. ^ 1.0 1.1 NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. #0490. NIOSH. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 Harry Julius Emeléus; A. G. Sharpe. Advances in inorganic chemistry and radiochemistry, Volume 18. Academic Press. 1976. ISBN 0-12-023618-4. 
  3. ^ NIST Chemistry WebBook, SRD 69. 2018 [2019-08-24]. (原始內容存檔於2020-06-03).  |article=被忽略 (幫助)
  4. ^ 4.0 4.1 Perchloryl fluoride. Immediately Dangerous to Life and Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). 
  5. ^ Chemical Science and Technology Laboratory. Perchloryl fluoride. National Institute of Standards and Technology. [2009-11-28]. (原始內容存檔於2020-06-03). 
  6. ^ 6.0 6.1 Jared Ledgard. The Preparatory Manual of Explosives 3rd. Lulu.com. 2007: 77. ISBN 0-615-14290-7. 
  7. ^ 7.0 7.1 Peer Kirsch. Modern fluoroorganic chemistry: synthesis, reactivity, applications. Wiley-VCH. 2004: 74. ISBN 3-527-30691-9. 
  8. ^ Peter Bernard David De la Mare. Electrophilic halogenation: reaction pathways involving attack by electrophilic halogens on unsaturated compounds. CUP Archive. 1976: 63. ISBN 0-521-29014-7. 
  9. ^ Inman, C. E.; Oesterling, R. E.; Tyczkowski, E. A. Reactions of Perchloryl Fluoride with Organic Compounds. I. Perchlorylation of Aromatic Compounds1. Journal of the American Chemical Society. 1958-10-01, 80 (19): 5286–5288. ISSN 0002-7863. doi:10.1021/ja01552a069. 
  10. ^ 10.0 10.1 John Burke Sullivan; Gary R. Krieger. Clinical environmental health and toxic exposures 2nd. Lippincott Williams & Wilkins. 2001: 969. ISBN 0-683-08027-X. 
  11. ^ 存档副本 (PDF). [2019-08-24]. (原始內容存檔 (PDF)於2019-07-16). 
  12. ^ 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. 
  13. ^ National Institute for Occupational Safety and Health. NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. Centers for Disease Control and Prevention. [2013-10-31]. (原始內容存檔於2013-11-03). 
  14. ^ National Institute for Occupational Safety and Health. Documentation for Immediately Dangerous To Life or Health Concentrations (IDLHs). Centers for Disease Control and Prevention. [2013-10-31]. (原始內容存檔於2013-11-03).