Xenontetrafluorid

Strukturformel
Struktur von Xenontetrafluorid
Allgemeines
Name	Xenontetrafluorid
Andere Namen	Xenon(IV)-fluorid
Summenformel	XeF4
Kurzbeschreibung	farbloser Feststoff<ref name="CRC_HANDBOOK" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 237-260-1 ECHA-InfoCard 100.033.858 PubChem 123324 ChemSpider 109927 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	207,28 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	4,04 g·cm−3<ref name="CRC_HANDBOOK">David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Properties of the Elements and Inorganic Compounds, S. 4-98. (Xenontetrafluorid bei WebElements).</ref>
Sublimationspunkt	115,75 °C<ref name="CRC_HANDBOOK" />
Dampfdruck	3,3 hPa (25 °C)<ref name="IS8"></ref>
Löslichkeit	Hydrolyse in Wasser<ref>John L. Huston: Chemical and physical properties of some xenon compounds; doi:10.1021/ic00132a043.</ref>
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung keine Einstufung verfügbar<ref name="NV">Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.</ref>
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Xenontetrafluorid ist eine der wenigen Edelgasverbindungen und eine der zuerst (1962) entdeckten aus zwei Elementen.

Gewinnung und Darstellung

Xenontetrafluorid kann durch Reaktion der Elemente Xenon und Fluor bei 400 °C und 6 bar dargestellt werden. Das Verhältnis der Elemente muss 1:5 (Xenon:Fluor) betragen.<ref name="Riedel">Riedel, E.; Janiak, C.: Anorganische Chemie, 9. Auflage, 2015 Walter de Gruyter GmbH & Co. KG, Berlin/Boston, ISBN 978-3-11-035528-4, S. 416–417, (abgerufen über De Gruyter Online)</ref><ref name="IS8" /> Alternativ kann es auch durch Reaktion von Xenon mit Sauerstoffdifluorid dargestellt werden.

<chem>Xe + 2 F2 -> XeF4</chem>

Die Standardbildungsenthalpie der exothermen Reaktion beträgt <math>-278\tfrac{kJ}{mol}</math>.<ref name="Riedel" /> Die Verbindung lässt sich auch durch die Fluorierung von Xenondifluorid gewinnen.<ref name="Holleman-Wiberg2017" />

<chem>XeF_2 + F2 -> XeF4</chem>

Hier beträgt die Reaktionsenthalpie <math>-114\tfrac{kJ}{mol}</math>.

Eigenschaften

Datei:Xenon tetrafluoride.png

Xenontetrafluoridkristalle (1962)

Physikalische Eigenschaften

Bei Normaldruck und einer Temperatur von 115,75 °C geht es durch Sublimation direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über.<ref name="CRC_HANDBOOK" /> Der Tripelpunkt, an dem die drei Phasen fest, flüssig und gasförmig im Gleichgewicht stehen, liegt bei einer Temperatur von 117,10 °C<ref name="CRC_HANDBOOK" /><ref name="Schreiner" /> und einem Druck von 1,082 bar.<ref name="Schreiner">Schreiner, F.; McDonald, G.N.; Chernick, C.L.: Vapor pressure and melting points of xenon difluoride and xenon tetrafluoride in J. Phys. Chem. 72 (1968) 1162–1166, doi:10.1021/j100850a014.</ref> Die Sublimationsdruckfunktion ergibt sich entsprechend log₁₀(P) = −A/T−B·log₁₀(T)+C (P in Torr, T in K) mit A = 3226,27, B = 0,43434 und C = 12,301738 im Temperaturbereich von 275 bis 390 K.<ref name="Schreiner" /> Hier ergibt sich mittels einer Auswertung nach Clausius-Clapeyron eine Sublimationsenthalpie von 60,6 kJ·mol⁻¹.<ref name="Schreiner" /> Die kritische Temperatur beträgt 339 °C, der kritische Druck 70,4 bar, die kritische Dichte 1,10 g·cm⁻³ und das kritische Volumen 189 cm³·mol⁻¹.<ref name="Ogrin">Ogrin, T.; Zemva, B.; Bohinc, M.; Slivnik, J.: Critical Constants and Liquid Densities of Xenon Difluoride and Xenon Tetrafluoride in J. Chem. Eng. Data 17 (1972) 418–419, doi:10.1021/je60055a003.</ref> Der Xenon-Fluor-Abstand beträgt im gasförmigen Zustand 194 pm, im Kristall 195,3 pm.<ref name="Roempp">Eintrag zu Xenon-Verbindungen. In: Römpp Online. Georg Thieme VerlagVorlage:Abrufdatum</ref>

Chemische Eigenschaften

Xenontetrafluorid ist unter normalen Bedingungen stabil, hydrolysiert aber bei Kontakt mit Wasser zu Xenontrioxid.

<math>\mathrm{6 \ XeF_4 + 12 \ H_2O \longrightarrow}</math> <math>\mathrm{2 \ XeO_3 + 4 \ Xe + 3 \ O_2 + 24 \ HF}</math>

Die Verbindung ist ein starkes Oxidationsmittel. So wird metallisches Platin zu Platin(IV)-fluorid und metallisches Quecksilber zu Quecksilber(I)-fluorid oxidiert.<ref name="Holleman-Wiberg2017">Wiberg, E.; Wiberg, N.; Holleman, A.F.: Anorganische Chemie, 103. Auflage, 2017 Walter de Gruyter GmbH & Co. KG, Berlin/Boston, ISBN 978-3-11-026932-1, S. 467, (abgerufen über De Gruyter Online).</ref> Durch Wasserstoff wird es zu Xenon und Fluorwasserstoff reduziert.<ref name="Holleman-Wiberg2017" />

<math>\mathrm{XeF_4 + 2 \ H_2 \longrightarrow}</math> <math>\mathrm{Xe + 4 \ HF}</math>

Es reagiert heftig mit organischen Ethern wie Tetrahydrofuran und Dioxan.<ref name="Holleman-Wiberg2017" /> Bei Kontakt mit brennbaren Stoffen, wie Aceton oder Leichtmetallpulver, kann die Verbindung explosionsartig reagieren.<ref name="Roth_Weller">L. Roth, U. Weller: Gefährliche Chemische Reaktionen, Eintrag für Xenontetrafluorid, Stand 72. Ergänzungslieferung 3/2014, ecomed Verlag Landsberg/Lech, ISBN 978-3-609-19587-2.</ref> Im Vergleich zu Xenondifluorid und Xenonhexafluorid bildet XeF₄ nur schwer Salze, da das Kation XeF₃⁺ mit zwei freien Elektronenpaaren und drei Bindungen eine ungünstige Elektronenkonfiguration besitzt.<ref name="HOWI">A. F. Holleman, N. Wiberg: Anorganische Chemie. 103. Auflage. 1. Band: Grundlagen und Hauptgruppenelemente. Walter de Gruyter, Berlin / Boston 2016, ISBN 978-3-11-049585-0, S. 467 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). (abgerufen über De Gruyter Online)</ref>

Molekülgeometrie

Gemäß dem VSEPR-Modell besitzt das Xenontetrafluorid-Molekül eine quadratisch-planare Struktur. Im gasförmigen Zustand beträgt die Bindungslänge 194 pm (1,94 Å) bzw. im Kristall 195,3 pm (1,953 Å).<ref name="HOWI">A. F. Holleman, N. Wiberg: Anorganische Chemie. 103. Auflage. 1. Band: Grundlagen und Hauptgruppenelemente. Walter de Gruyter, Berlin / Boston 2016, ISBN 978-3-11-049585-0, S. 467 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). (abgerufen über De Gruyter Online)</ref>

Bindungslänge und Geometrie des Xenondifluorid-Moleküls

Xenondifluorid besitzt als Molekülsymmetrie die Punktgruppe D_4h.<ref name="HOWI" /> Um die Oktettregel zu erfüllen, besitzt das Xenontetrafluorid-Molekül noch zwei freie Elektronenpaare am Xenon.

Verwendung

Durch Lösen mit Antimonpentafluorid SbF₅ in Flusssäure HF kann Xenontrifluoridohexafluoroantimonat(V) gewonnen werden.<ref name="BUCH2">P. Boldrini, R. J. Gillepsie, P. R. Ireland, G. J. Schrobilgen: Crystal structure of trifluoroxenon(1+) hexafluoroantimonate(1-). In: Inorganic Chemistry. Juli 1974, S. 1690, doi:10.1021/ic50137a030. </ref>

Einzelnachweise

<references />