|
'''Xenon difluorida''' adalah zat fluorinasi yang kuat dengan [[rumus kimia]] XeF<sub>2, dan salah satu [[senyawa kimia|senyawa]] [[xenon]] paling stabil . Seperti kebanyakan fluorida anorganik kovalen, ia peka terhadap kelembapan. Ini terurai pada kontak dengan uap air, tetapi sebaliknya stabil dalam penyimpanan. Xenon difluorida adalah padatan kristalin yang padat dan tidak berwarna.
Ini memiliki bau memuakkan dan [[tekanan uap]] rendah.[6]
==Struktur==
Xenon difluorida adalah molekul linier dengan panjang ikatan Xe–F197,73 ± 0,15 pm pada fase uap, dan 200 pm pada fase padat. Susunan pengepakan dalam XeF padat
2menunjukkan bahwa atom fluor dari molekul tetangga menghindari daerah ekuator dari setiap XeF
2molekul. Hal ini sesuai dengan prediksi teori VSEPR yang memprediksi bahwa terdapat 3 pasang elektron non-ikatan di sekitar daerah ekuator atom xenon. [1]
Pada tekanan tinggi, bentuk baru xenon difluorida non-molekul dapat diperoleh. Di bawah tekanan ~50 Gpa , XeF
2berubah menjadi semikonduktor yang terdiri dari XeF
4unit yang terhubung dalam struktur dua dimensi, seperti grafit . Pada tekanan yang lebih tinggi, di atas 70 Gpa, menjadi logam, membentuk struktur tiga dimensi yang mengandung XeF
8unit. [7] Namun, studi teoritis baru-baru ini meragukan hasil eksperimen ini. [8]
Ikatan Xe–F lemah. XeF 2 memiliki energi ikatan total 267,8 kJ/mol (64,0 kkal/mol), dengan energi ikatan pertama dan kedua masing-masing 184,1 kJ/mol (44,0 kkal/mol) dan 83,68 kJ/mol (20,00 kkal/mol). Namun, XeF 2 jauh lebih kuat daripada KrF 2 , yang memiliki energi ikatan total hanya 92,05 kJ/mol (22,00 kkal/mol)[9]
==Sifat kimia==
===Sintesis===
Sintesis berlangsung dengan reaksi sederhana:
Xe + F 2 → XeF 2
Reaksi membutuhkan panas, iradiasi, atau pelepasan listrik. Produknya padat. Itu dimurnikan dengan distilasi fraksional atau kondensasi selektif menggunakan saluran vakum. [10]
Laporan XeF 2 yang diterbitkan pertama kali pada bulan Oktober 1962 oleh Chernick, et al. [11] Namun, meskipun diterbitkan kemudian, [12] XeF 2 mungkin pertama kali dibuat oleh Rudolf Hoppe di Universitas Münster , Jerman, pada awal 1962, dengan mereaksikan campuran gas fluor dan xenon dalam pelepasan listrik. [13] Tak lama setelah laporan ini, Weeks, Cherwick, dan Matheson dari Argonne National Laboratory melaporkan sintesis XeF 2 menggunakan sistem all-nickel dengan jendela alumina transparan , di mana bagian yang sama xenon dan gas fluorin bereaksi pada tekanan rendah setelah iradiasi oleh sebuahsumber ultraviolet untuk memberikan XeF 2 . [14] Williamson melaporkan bahwa reaksi bekerja sama baiknya pada tekanan atmosfer dalam bola kaca Pyrex kering menggunakan sinar matahari sebagai sumber. Tercatat bahwa sintesis bekerja bahkan pada hari berawan. [15]
Pada sintesis sebelumnya, reaktan gas fluor telah dimurnikan untuk menghilangkan hidrogen fluorida . Šmalc dan Lutar menemukan bahwa jika langkah ini dilewati laju reaksi berlangsung empat kali lipat dari laju aslinya. [16]
Pada tahun 1965, juga disintesis dengan mereaksikan gas xenon dengan dioksigen difluorida . [17]
===Kelarutan===
XeF<sub>2</sub> larut dalam pelarut seperti BrF<sub>5</sub>, BrF<sub>3</sub>, IF<sub>5</sub>, hidrogen fluorida anhidrat, dan asetonitril, tanpa reduksi atau oksidasi. Kelarutan dalam hidrogen fluorida tinggi, pada 167 g per 100 g HF pada 29,95 °C..<ref name=”tramsek”>{{cite journal
| author = Melita Tramšek
| author2 = Boris Žemva
| title = Synthesis, Properties and Chemistry of Xenon(II) Fluoride
| year = 2006 | journal = Acta Chim. Slov.
| volume = 53
| issue = 2
| pages = 105–116
| doi = 10.1002/chin.200721209
| url = http://acta-arhiv.chem-soc.si/53/53-2-105.pdf}}</ref>
===Senyawa xenon turunan===
Senyawa xenon lainnya mungkin berasal dari xenon difluorida. Senyawa organoksenon yang tidak stabil Xe(CF3)2 dapat dibuat dengan menyinari hexafluoroethane untuk menghasilkan CF•3 radikal dan melewatkan gas di atas XeF2. Padatan putih lilin yang dihasilkan terurai sepenuhnya dalam waktu 4 jam pada suhu kamar.<ref name=”harding”>{{cite book
| title = Elements of the ‘’p’’ block
| first1 = Charlie
| last1 = Harding
| first2 = David Arthur
| last2 = Johnson
| first3 = Rob
| last3 = Janes
| publisher = Royal Society of Chemistry, Open University
| year = 2002
| isbn = 978-0-85404-690-4
}}</ref>
Kation XeF + dibentuk dengan menggabungkan xenon difluorida dengan akseptor fluorida yang kuat, seperti kelebihan cairan antimon pentafluorida (SbF5):
XeF
2+ SbF
5→ XeF+
+ SbF−
6
Menambahkan gas xenon ke larutan kuning pucat ini pada tekanan 2-3 atmosfer menghasilkan larutan hijau yang mengandung Xe paramagnetik.+
2ion, [19] yang mengandung ikatan Xe−Xe: (''apf'' menunjukkan larutan dalam {{chem|SbF|5}}) cair.
: 3 Xe<sub>(g)</sub> + {{chem|XeF|+}}<sub>(apf)</sub> + {{chem|SbF|5}}<sub>(l)</sub> {{eqm}} 2 {{chem|Xe|2|+}}<sub>(apf)</sub> + {{chem|SbF|6|−}}<sub>(apf)</sub>
Reaksi ini reversibel; menghilangkan gas xenon dari larutan menyebabkan ion {{chem|Xe|2|+}} untuk kembali ke gas xenon dan {{chem|XeF|+}}, dan warna larutan kembali menjadi kuning pucat.<ref>{{Cite journal| first1 = L. | first2 = W. W.| title = Production of dixenon cation by reversible oxidation of xenon| last1 = Stein| journal = Journal of the American Chemical Society| volume = 102| issue = 8| pages = 2856–2857| year = 1980| doi = 10.1021/ja00528a065| last2 = Henderson}}</ref>
Di hadapan HF cair , kristal hijau tua dapat diendapkan dari larutan hijau pada −30 °C:
: {{chem|Xe|2|+}}<sub>(apf)</sub> + 4 {{chem|SbF|6|−}}<sub>(apf)</sub> → {{chem|Xe|2|+|Sb|4|F|21|−}}<sub>(s)</sub> + 3 {{chem|F|−}}<sub>(apf)</sub>
Kristalografi sinar-X menunjukkan bahwa panjang ikatan Xe–Xe dalam senyawa ini adalah 309 pm , menunjukkan ikatan yang sangat lemah. <ref name=”harding” /> Ion {{chem|Xe|2|+}} bersifat isoelektronik dengan ion {{chem|I|2|-}} , yang juga berwarna hijau tua.<ref>{{cite book
| title = Introduction to modern inorganic chemistry
| first1 = Kenneth Malcolm | last1 = Mackay
| first2 = Rosemary Ann| last2 = Mackay
| first3 = W.| last3 = Henderson
| edition = 6th
| publisher = CRC Press
| year = 2002
| isbn = 978-0-7487-6420-4
}}</ref><ref>{{cite book
| title = Inorganic chemistry
| author1 = Egon Wiberg
| author2 = Nils Wiberg
| author3 = Arnold Frederick Holleman
| publisher = Academic Press
| year = 2001
| isbn = 978-0-12-352651-9
| page = 422
}}</ref>
===Kimia koordinasi===
Ikatan dalam molekul XeF<sub>2</sub> cukup dijelaskan oleh model ikatan tiga pusat empat elektron .
XeF<sub>2</sub> dapat bertindak sebagai ligan dalam kompleks koordinasi logam.<ref name=”tramsek” /> Misalnya, dalam larutan HF:
:Mg(AsF<sub>6</sub>)<sub>2</sub> + 4 XeF<sub>2</sub> → [Mg(XeF<sub>2</sub>)<sub>4</sub>](AsF<sub>6</sub>)<sub>2</sub>
Analisis kristalografi menunjukkan bahwa atom magnesium terkoordinasi dengan 6 atom fluor. Empat dari atom fluor dikaitkan dengan empat ligan xenon difluoride sedangkan dua lainnya adalah sepasang ligan ‘’cis’’-{{chem|AsF|6|-}}.<ref>{{cite journal | doi = 10.1021/ic034826o |pmid=14731032 |author1=Tramšek, M. |author2=Benkič, P. |author3=Žemva, B. | journal = [[Inorg. Chem.]] | volume = 43 | issue = 2 | pages = 699–703 | year = 2004 | title = First Compounds of Magnesium with XeF<sub>2</sub>}}</ref>
Reaksi serupa adalah:
:Mg(AsF<sub>6</sub>)<sub>2</sub> + 2 XeF<sub>2</sub> → [Mg(XeF<sub>2</sub>)<sub>2</sub>](AsF<sub>6</sub>)<sub>2</sub>
Dalam struktur kristal produk ini, atom magnesium terkoordinasi secara oktahedral dan ligan XeF<sub>2</sub> bersifat aksial sedangkan ligan {{chem|AsF|6|-}} bersifat ekuatorial.
Banyak reaksi dengan produk berbentuk [M<sup>’’x’’</sup>(XeF<sub>2</sub>)<sub>’’n’’</sub>](AF<sub>6</sub>)<sub>’’x’’</sub> telah diamati, di mana M dapat berupa kalsium, stronsium, barium, timbal, perak, lantanum, atau neodimium dan A dapat berupa arsenik, antimon atau fosfor .
Pada tahun 2004, hasil sintesis solvat dimana bagian dari pusat kationik dikoordinasikan hanya oleh atom fluor XeF<sub>2</sub> diterbitkan.<ref>{{cite journal | doi = 10.1002/anie.200453802 |pmid=15221838 |author1=Tramšek, M. |author2=Benkič, P. |author3=Žemva, B. | journal = [[Angewandte Chemie International Edition]] | volume = 43 | issue = 26 | pages = 3456–8 | year = 2004 | title = The First Compound Containing a Metal Center in a Homoleptic Environment of XeF<sub>2</sub> Molecules| doi-access = free }}</ref> Reaksi dapat ditulis sebagai:
:2 Ca(AsF<sub>6</sub>)<sub>2</sub> + 9 XeF<sub>2</sub> → Ca<sub>2</sub>(XeF<sub>2</sub>)<sub>9</sub>(AsF<sub>6</sub>)<sub>4</sub>.
Reaksi ini membutuhkan xenon difluorida dalam jumlah besar. Struktur garam sedemikian rupa sehingga setengah dari ion Ca<sup>2+</sup> dikoordinasikan oleh atom fluor dari xenon difluorida, sedangkan ion Ca<sup>2+</sup> lainnya dikoordinasikan oleh XeF<sub>2</sub> dan {{chem|AsF|6|-}}.
==Penggunaan==
===Sebagai agen fluorinasi===
Xenon difluorida adalah zat fluorinasi dan pengoksidasi yang kuat.<ref>{{cite book|first=D. F.|last= Halpem |contribution=Xenon(II) Fluoride |title=Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis |editor-first=L. |editor-last=Paquette |date=2004 |publisher=J. Wiley & Sons |location=New York, NY}}</ref><ref>{{cite journal| title = Recent Advances in Electrophilic Fluorination|author1=Taylor, S. |author2= Kotoris, C. |author3=Hum, G. | journal = Tetrahedron| volume = 55| issue = 43| pages = 12431–12477| year = 1999| doi = 10.1016/S0040-4020(99)00748-6 }}</ref> Dengan akseptor ion fluoride, ia membentuk spesi {{chem|XeF|+}} dan {{chem|Xe|2|F|3|+}} yang bersifat fluorinator bahkan lebih kuat.<ref name="tramsek" />
Di antara reaksi fluorinasi yang dialami xenon difluorida adalah:
*Fluorinasi oksidatif:
::Ph<sub>3</sub>TeF + XeF<sub>2</sub> → Ph<sub>3</sub>TeF<sub>3</sub> + Xe
*Fluorinasi reduktif:
::2 CrO<sub>2</sub>F<sub>2</sub> + XeF<sub>2</sub> → 2 CrOF<sub>3</sub> + Xe +O<sub>2</sub>
*Fluorinasi aromatik:
::[[File:fluor1.png|250px]]
::[[File:fluor2.png|250px]]
*Fluorinasi alkena:
::[[File:fluor3.png|500px]]
*Fluorinasi radikal dalam reaksi fluorinasi dekarboksilatif radikal,<ref>{{Cite journal|title = Xenon difluoride in synthesis|journal = Tetrahedron|year = 1995|pages = 6605–6634|volume = 51|issue = 24|doi = 10.1016/0040-4020(95)00362-C|first = M. A.|last = Tius}}</ref> dalam reaksi tipe Hunsdiecker di mana xenon difluorida digunakan untuk menghasilkan perantara radikal serta sumber transfer fluor,<ref>{{Cite journal|title = Fluorination of activated aromatic systems with cesium fluoroxysulfate|journal = J. Org. Chem.|year = 1986|pages = 3242–3244|volume = 51|issue = 16|doi = 10.1021/jo00366a044|first1 = T. B.|last1 = Patrick|first2 = D. L.|last2 = Darling}}</ref> dan dalam menghasilkan radikal aril dari aril silan:<ref>{{Cite journal|title = Rapid fluorodesilylation of aryltrimethylsilanes using xenon difuoride: An efficient new route to aromatic fluorides|journal = Synlett|year = 1993|pages = 753–755|volume = 1993|issue = 10|doi = 10.1055/s-1993-22596|first1 = A. P.|last1 = Lothian|first2 = C. A.|last2 = Ramsden}}</ref>
::[[File:Xe decarboxylation.tif|frameless]]
::[[File:Xe silanes.tif|frameless|438x438px]]
XeF<sub>2</sub> selektif tentang atom mana yang difluorinasi, membuatnya menjadi reagen yang berguna untuk heteroatom fluorinasi tanpa menyentuh substituen lain dalam senyawa organik. Sebagai contoh, ia memfluorinasi atom arsenik dalam trimetilarsin , tetapi tidak menyentuh gugus metil:<ref>{{cite book
| title = Main group chemistry
| url = https://archive.org/details/maingroupchemist00hend_891
| url-access = limited
| author = W. Henderson
| location = Great Britain
| publisher = Royal Society of Chemistry
| year = 2000
| isbn = 978-0-85404-617-1
| page = [https://archive.org/details/maingroupchemist00hend_891/page/n159 150]
}}</ref>
:{{chem|(CH|3|)|3|As}} + {{chem|XeF|2}} → {{chem|(CH|3|)|3|AsF|2}} + Xe
XeF<sub>2</sub> juga dapat digunakan untuk menyiapkan garam N-fluoroamonium, berguna sebagai reagen transfer fluor dalam sintesis organik (misalnya, Selectfluor), dari amina tersier yang sesuai:<ref>{{Cite journal|last1=Shunatona|first1=Hunter P.|last2=Früh|first2=Natalja|last3=Wang|first3=Yi-Ming|last4=Rauniyar|first4=Vivek|last5=Toste|first5=F. Dean|date=2013-07-22|title=Enantioselective Fluoroamination: 1,4-Addition to Conjugated Dienes Using Anionic Phase-Transfer Catalysis|journal=Angewandte Chemie International Edition|language=en|volume=52|issue=30|pages=7724–7727|doi=10.1002/anie.201302002|pmid=23766145|issn=1521-3773}}</ref>
:[R–{{overset|+|N}}(CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>)<sub>3</sub>N’’’:’’’][{{chem|BF|4|-}}] + XeF<sub>2</sub> + NaBF<sub>4</sub> → [R–{{overset|+|N}}(CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>)<sub>3</sub>{{overset|+|N}}–F][{{chem|BF|4|-}}]<sub>2</sub> + NaF + Xe
{{chem|XeF|2}} juga akan secara oksidatif mendekarboksilat asam karboksilat menjadi fluoroalkana yang sesuai:<ref>{{cite journal | doi = 10.1139/v86-024 | last1 = Patrick | first1 = Timothy B. | last2 = Johri | first2 = Kamalesh K. | last3 = White | first3 = David H. | last4 = Bertrand | first4 = William S. | last5 = Mokhtar | first5 = Rodziah | last6 = Kilbourn | first6 = Michael R. | last7 = Welch | first7 = Michael J. | title = Replacement of the carboxylic acid function with fluorine | journal = [[Can. J. Chem.]] | year = 1986 | volume = 64 | pages = 138–141}}</ref><ref>{{cite journal | doi = 10.1021/jo01260a040 | last1 = Grakauskas | first1 = Vytautas | title = Aqueous fluorination of carboxylic acid salts | journal = [[J. Org. Chem.]] | year = 1969 | volume = 34 | issue = 8 | pages = 2446–2450}}</ref>
:RCOOH + XeF<sub>2</sub> → RF + CO<sub>2</sub> + Xe + HF
Silikon tetrafluorida telah ditemukan bertindak sebagai katalis dalam fluorinasi oleh {{chem|XeF|2}}.<ref>{{cite journal
| journal = Fusso Kagaku Toronkai Koen Yoshishu
| id = Journal code: F0135B; accession code: 99A0711841
| author = Tamura Masanori
| author2 = Takagi Toshiyuki
| author3 = Shibakami Motonari
| author4 = Quan Heng-Dao
| author5 = Sekiya Akira
| title = Fluorination of olefins with xenon difluoride-silicon tetrafluoride
| volume = 22
| year = 1998
| pages = 62–63
| language = ja
}}</ref>
===Sebagai etsa===
Xenon difluorida juga digunakan sebagai [[etsa ]] gas isotropik untuk silikon, khususnya dalam produksi sistem mikroelektromekanis (MEMS), seperti yang pertama kali didemonstrasikan pada tahun 1995.<ref>{{cite journal|last1=Chang |first1=F. |last2=Yeh |first2=R. |first3=Lin |last3=G. |last4=Chu |first4=P. |last5=Hoffman |first5=E. |last6=Kruglick |first6=E. |last7=Pister |first7=K. |last8=Hecht |first8=M. |editor1-first=Wayne |editor1-last=Bailey |editor2-first=M. Edward |editor2-last=Motamedi |editor3-first=Fang-Chen |editor3-last=Luo |doi=10.1117/12.220933 |title=Gas-phase silicon micromachining with xenon difluoride |journal=SPIE Proc. |series=Microelectronic Structures and Microelectromechanical Devices for Optical Processing and Multimedia Applications |volume=2641 |date=1995 |pages=117–128|bibcode=1995SPIE.2641..117C |s2cid=39522253 }}</ref> Sistem komersial menggunakan etsa pulsa dengan ruang ekspansi<ref>{{cite conference|last1=Chu |first1=P. |last2=Chen |first2=J. |last3=Chu |first3=P. |last4=Lin |first4=G. |last5=Huang |first5=J. |last6=Warneke |first6=B |last7=Pister |first7=K. |title=Controlled Pulse-Etching with Xenon Difluoride |conference=Int. Conf. Solid State Sensors and Actuators (Transducers 97) |date=1997 |pages=665–668}}</ref> Brazzle, Dokmeci, et Al. Jelaskan proses ini:<ref>{{cite conference|last1=Brazzle |first1=J. D. |last2=Dokmeci |first2=M. R. |last3=Mastrangelo |first3=C. H. |title=17th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems. Maastricht MEMS 2004 Technical Digest |doi=10.1109/MEMS.2004.1290690 |chapter=Modeling and characterization of sacrificial polysilicon etching using vapor-phase xenon difluoride |conference=17th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) |date=2004 |pages=737–740|isbn=0-7803-8265-X }}</ref>
Mekanisme etsa adalah sebagai berikut. Pertama, XeF<sub>2</sub> menyerap dan berdisosiasi menjadi atom xenon dan fluor pada permukaan silikon. Fluor adalah etsa utama dalam proses etsa silikon. Reaksi yang menggambarkan silikon dengan XeF<sub>2</sub> adalah
:2 XeF<sub>2</sub> + Si → 2 Xe + SiF<sub>4</sub>
XeF<sub>2</sub> memiliki laju etsa yang relatif tinggi dan tidak memerlukan bombardir ion atau sumber energi eksternal untuk mengetsa silikon.
==Referensi==
{{Reflist}}
==Bacaan lanjutan==
==Pranala luar==
{{Senyawa xenon}}
| 