Pengguna:Ahmad Alkimya/Experimental Fields
Intro
Xenon difluorida adalah zat fluorinasi yang kuat dengan rumus kimia XeF2, dan salah satu 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 2larut dalam pelarut seperti BrF 5, BrF 3, IF 5, 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. [1]
Senyawa xenon turunan
Senyawa xenon lainnya mungkin berasal dari xenon difluorida. Senyawa organoksenon yang tidak stabil Xe(CF3)2dapat dibuat dengan menyinari hexafluoroethane untuk menghasilkan CF• 3 radikal dan melewatkan gas di atas XeF 2. Padatan putih lilin yang dihasilkan terurai sepenuhnya dalam waktu 4 jam pada suhu kamar. [18]
Kation XeF + dibentuk dengan menggabungkan xenon difluorida dengan akseptor fluorida yang kuat, seperti kelebihan cairan antimon pentafluorida ( SbF 5):
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 SbF cair 5)
3 Xe (g) + XeF+ (apf) + SbF 5(l) ⇌ 2 Xe+ 2(apf) + SbF− 6(apf) Reaksi ini reversibel; menghilangkan gas xenon dari larutan menyebabkan Xe+ 2ion untuk kembali ke gas xenon dan XeF+ , dan warna larutan kembali menjadi kuning pucat. [20]
Di hadapan HF cair , kristal hijau tua dapat diendapkan dari larutan hijau pada −30 °C:
Xe+ 2(apf) + 4 SbF− 6(apf) → Xe+ 2Sb 4F− 21(s) + 3 F− (apf) Kristalografi sinar-X menunjukkan bahwa panjang ikatan Xe–Xe dalam senyawa ini adalah 309 pm , menunjukkan ikatan yang sangat lemah. [18 ] Xe+ 2ion bersifat isoelektronik dengan I− 2ion, yang juga berwarna hijau tua. [21] [22]
Kimia koordinasi
Ikatan dalam molekul XeF 2 cukup dijelaskan oleh model ikatan tiga pusat empat elektron .
XeF 2 dapat bertindak sebagai ligan dalam kompleks koordinasi logam. [1] Misalnya, dalam larutan HF:
Mg(AsF 6 ) 2 + 4 XeF 2 → [Mg(XeF 2 ) 4 ](AsF 6 ) 2 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 cis - AsF− 6ligan. [23]
Reaksi serupa adalah:
Mg(AsF 6 ) 2 + 2 XeF 2 → [Mg(XeF 2 ) 2 ](AsF 6 ) 2 Dalam struktur kristal produk ini, atom magnesium terkoordinasi secara oktahedral dan ligan XeF 2 bersifat aksial sedangkan AsF− 6ligan bersifat ekuatorial.
Banyak reaksi dengan produk berbentuk [M x (XeF 2 ) n ](AF 6 ) x telah diamati, di mana M dapat berupa kalsium , strontium , 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 2 diterbitkan. [24] Reaksi dapat ditulis sebagai:
2 Ca(AsF 6 ) 2 + 9 XeF 2 → Ca 2 (XeF 2 ) 9 (AsF 6 ) 4 .
Reaksi ini membutuhkan xenon difluorida dalam jumlah besar. Struktur garam sedemikian rupa sehingga setengah dari ion Ca 2+ dikoordinasikan oleh atom fluor dari xenon difluorida, sedangkan ion Ca 2+ lainnya dikoordinasikan oleh XeF 2 dan AsF− 6.
Penggunaan
Sebagai agen fluorinasi
Xenon difluorida adalah zat fluorinasi dan pengoksidasi yang kuat. [25] [26] Dengan akseptor ion fluoride, ia membentuk XeF+ dan Xe 2F+ 3spesies yang fluorinators bahkan lebih kuat. [1]
Di antara reaksi fluorinasi yang dialami xenon difluorida adalah:
Fluorinasi oksidatif : Ph 3 TeF + XeF 2 → Ph 3 TeF 3 + Xe Fluorinasi reduktif : 2 CrO2 F 2 + XeF 2 → 2 CrOF 3 + Xe +O 2 Fluorinasi aromatik : Fluorinasi alkena : Fluor3.png Fluorinasi radikal dalam reaksi fluorinasi dekarboksilatif radikal, [27] dalam reaksi tipe Hunsdiecker di mana xenon difluorida digunakan untuk menghasilkan perantara radikal serta sumber transfer fluor, [28] dan dalam menghasilkan radikal aril dari aril silan: [29] Xe decarboxylation.tif Xe silanes.tif XeF 2selektif 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 : [30]
(CH 3) 3Sebagai + XeF 2→ (CH 3) 3AsF 2+ Xe XeF 2 juga dapat digunakan untuk menyiapkan garam N -fluoroamonium, berguna sebagai reagen transfer fluor dalam sintesis organik (misalnya, Selectfluor ), dari amina tersier yang sesuai: [31]
[R- + N (CH 2 CH 2 ) 3 N : ][ BF− 4] + XeF 2 + NaBF 4 → [R– + N (CH 2 CH 2 ) 3 + N –F][ BF− 4] 2 + NaF + Xe XeF 2juga akan secara oksidatif mendekarboksilat asam karboksilat menjadi fluoroalkana yang sesuai : [32] [33]
RCOOH + XeF 2 → RF + CO 2 + Xe + HF Silikon tetrafluorida telah ditemukan bertindak sebagai katalis dalam fluorinasi oleh XeF 2. [34]
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. [35] Sistem komersial menggunakan etsa pulsa dengan ruang ekspansi [36] Brazzle, Dokmeci, et Al. jelaskan proses ini: [37]
Mekanisme etsa adalah sebagai berikut. Pertama, XeF 2 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 2 adalah
2 XeF 2 + Si → 2 Xe + SiF 4 XeF 2 memiliki laju etsa yang relatif tinggi dan tidak memerlukan bombardir ion atau sumber energi eksternal untuk mengetsa silikon.