四氟一氧化氙
四一氧化(化学式:XeOF4)是一种无色透明液体,易挥发,介电常数24.6,在-46.2℃以下为浅黄色固体。它是稀有气体氙生成的卤氧化物之一,属于其中比较稳定的一个,可以长期储存于制的容器中。四氟一氧化氙分子为四方锥构型,Xe-F键长1.902 ± 0.002 Å,Xe-O键长1.708 ± 0.007 Å。它有部分电离,加入氟化铯或氟化铷会使电导率剧烈增大。四氟一氧化氙可以通过六氟化氙的部分水解或与硅酸或NaNO3反应来合成。它是一种极度反应性的化合物,与水反应可以产生危险且腐蚀性的产物,包括氢氟酸,此外还会产生一氧化氧和氟。
分子结构
分子为四方锥形。氙在四个氟原子组成的平面之上,而氧原子在顶点与Xe相连接。键长(Xe-O)170pm,(Xe-F)190pm。键角(∠OXeF)91.8°。
性质
四氟一氧化氙可被过量的氢在300°C时还原为氙。这是一个定量反应,可以用这个方法分析XeOF:
XeOF+3H→Xe+HO+4HF.
制备方法
按四氟化氙(氙 tetrafluoride)与水以1:1摩尔比在液体HF中反应可制取。
控制六氟化氙(xenon hexafluoride)与被水蒸气饱和过的空气反应,有80%的XeF转化为XeOF:
XeF+HO→XeOF+2HF.
把六氟化氙封装在石英容器中,让六氟化氙与二氧化硅缓慢反应,能生成四氟一氧化氙。使用上述反应时,应立即将生成的四氟一氧化氙则会继续反应生成XeO。
由六氟化氙与三氟一氧化磷(POF)反应制得。
将氙、氟和氧的混合物(Xe:F=1:4,O:F=2.25)加热到235°C,所得产物为六氟化氙和四氟一氧化氙。0°C下真空蒸馏,可以得到纯净的四氟一氧化氙液体。
根据反应:
NaNO+XeF→NaF+XeOF+FNO.
反应中所用的硝酸钠预先在120℃的真空干燥箱中充分干燥,并研成细粉。反应在一10mL的不锈钢反应管中进行,该反应管上安装有不锈钢阀,可与真空系统相连接。在充满干燥氮气的手套箱中,将0.26g NaNO装入反应管中。在反应管接入真空系统之后,将其放入-196℃的冷浴中,通过真空管线将0.84g六氟化氙加入其中。取下反应管使其升温至室温,然后放入70℃的烘箱中保持10h。再将其接入真空系统,并冷却到-196℃,在接入真空系统的管线中还要接入两个聚四氟乙烯的U形管冷阱,并分别冷却到-78℃和-196℃。使不锈钢反应管的温度慢慢升高至室温,则其中的挥发性产物经分步冷凝而得到分离。在-78℃的冷阱中是相当纯净的四氟一氧化氙,以投入的硝酸钠计算产率可达82%。而在-196℃的冷阱中收集的是FNO,不锈钢反应管中的剩余物主要是NaF。