Xenontetrafluorid

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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.

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" />

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">Vorlage:RömppOnline</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">Vorlage:Holleman-Wiberg (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">Vorlage:Holleman-Wiberg (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">Vorlage:Literatur</ref>

Einzelnachweise

Vorlage:Navigationsleiste Edelgashalogenide