高氯酰氟

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高氯酰氟
IUPAC名
Perchloryl fluoride
别名 Chlorine oxyfluoride, Perchlorofluoride, Chlorine fluorine oxide, Trioxychlorofluoride, Perchloric acid fluoride
识别
CAS号 7616-94-6  ☒N
PubChem 24258
ChemSpider 22680
SMILES
InChI
InChIKey XHFXMNZYIKFCPN-UHFFFAOYAO
EINECS 231-526-0
RTECS SD1925000
性质
化学式 ClO3F
摩尔质量 102.4496 g/mol g·mol⁻¹
外观 无色气体
氣味 甜味
密度 1.434 g/cm3
熔点 −147.8 °C(125 K)
沸点 −46.7 °C(226 K)
溶解性 0.06 g/100 ml (20 °C)
蒸氣壓 10.5 atm (20°C)[1]
黏度 3.91 x 10−3 Pa.s (@ melting point)
结构
分子构型 四面体[2]:373
热力学
ΔfHmo298K -21.42 kJ/mol [3]:380
So298K 278.97 J/(mol*K)
危险性
主要危害 腐蚀性,氧化性,毒性
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
3
3
 
PEL TWA 3 ppm (13.5 mg/m3)[1]
TLV 3 ppm
致死量或浓度:
LC50中位浓度
385 ppm (rat, 4 hr)
451 ppm (dog, 4 hr)[4]
LCLo最低
2000 ppm (rat, 40 min)
451 ppm (dog, 4 hr)[4]
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

高氯酰氟[5]是具有化学式ClFO3的活泼气体,具有类似于汽油和煤油的独特甜味[6]。有毒,是一种强大的氧化剂氟化剂。是高氯酸酸性氟化物

尽管高氯酰氟的生成焓 ΔHf°=-5.2千卡/摩尔)很小,但它是热力学稳定的,在400℃才分解。[2]:380对还原剂和阴离子具有很强的反应性,但氯原子充当亲电体:382 与还原剂如金属酰胺、金属、氢化物等发生爆炸性反应[6]。与氯化氟化物不同,其在水中的水解非常缓慢。

合成与化学[编辑]

高氯酰氟主要由氟化高氯酸盐产生。常用五氟化锑作为氟化剂: [2]:372–373

ClO4- + 3 HF + 2 SbF5ClO3F + H3O+ + 2 SbF6-

ClO3F反应生成烷基高氯酸盐,这是对震动极其敏感的炸药。 [7] 在路易斯酸存在下,它可用于通过亲电芳香取代–ClO3基团引入芳香环。 [8]

应用[编辑]

高氯酰氟在有机化学中用作温和的氟化剂。[2] :383 它是第一种工业上的亲电氟化剂,自20世纪60年代起用于生产氟化类固醇[7] 在氯化铝存在下,它也被用作芳族化合物的亲电子高氯化试剂。[9]

研究了高氯酰氟作为高性能液体火箭燃料氧化剂的用途。[10]五氟化氯氟化相比,它具有明显更低的比冲 ,但不会腐蚀容器。 不需要低温储存。 火箭燃料化学家John Drury Clark在他的书《Ignition!》中报道称 [11]高氯酰氟与全卤素氧化剂如氟化五氟化完全混溶,这种混合物提供了适当燃烧含碳燃料所需的氧气。

它也可以作用于光電火焰光度計英语Photoelectric flame photometer的激发源。 [12]

安全[编辑]

高氯酰氟氟化物是有毒的,TLV英语Threshold limit value为3ppm[13] 它对肺和眼睛具有强烈的刺激性,能够灼伤暴露的皮肤。其IDLH水平为100 ppm。[14] 接触的症状包括头晕、头痛、晕厥紫绀。 暴露于毒性水平会导致严重的呼吸道炎症和肺水肿。[10]

参考文献[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards 0490
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Harry Julius Emeléus; A. G. Sharpe. Advances in inorganic chemistry and radiochemistry, Volume 18. Academic Press. 1976. ISBN 0-12-023618-4. 
  3. ^ Perchloryl fluoride. NIST Chemistry WebBook, SRD 69. 2018 [2019-08-24]. (原始内容存档于2020-06-03). 
  4. ^ 4.0 4.1 Perchloryl fluoride. Immediately Dangerous to Life and Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). 
  5. ^ Chemical Science and Technology Laboratory. Perchloryl fluoride. National Institute of Standards and Technology. [2009-11-28]. (原始内容存档于2020-06-03). 
  6. ^ 6.0 6.1 Jared Ledgard. The Preparatory Manual of Explosives 3rd. Lulu.com. 2007: 77. ISBN 0-615-14290-7. 
  7. ^ 7.0 7.1 Peer Kirsch. Modern fluoroorganic chemistry: synthesis, reactivity, applications. Wiley-VCH. 2004: 74. ISBN 3-527-30691-9. 
  8. ^ Peter Bernard David De la Mare. Electrophilic halogenation: reaction pathways involving attack by electrophilic halogens on unsaturated compounds. CUP Archive. 1976: 63. ISBN 0-521-29014-7. 
  9. ^ Inman, C. E.; Oesterling, R. E.; Tyczkowski, E. A. Reactions of Perchloryl Fluoride with Organic Compounds. I. Perchlorylation of Aromatic Compounds1. Journal of the American Chemical Society. 1958-10-01, 80 (19): 5286–5288. ISSN 0002-7863. doi:10.1021/ja01552a069. 
  10. ^ 10.0 10.1 John Burke Sullivan; Gary R. Krieger. Clinical environmental health and toxic exposures 2nd. Lippincott Williams & Wilkins. 2001: 969. ISBN 0-683-08027-X. 
  11. ^ 存档副本 (PDF). [2019-08-24]. (原始内容存档 (PDF)于2019-07-16). 
  12. ^ Schmauch, G. E.; Serfass, E. J. The Use of Perchloryl Fluoride in Flame Photometry. Applied Spectroscopy. 1958, 12 (3): 98–102. Bibcode:1958ApSpe..12...98S. doi:10.1366/000370258774615483. 
  13. ^ National Institute for Occupational Safety and Health. NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. Centers for Disease Control and Prevention. [2013-10-31]. (原始内容存档于2013-11-03). 
  14. ^ National Institute for Occupational Safety and Health. Documentation for Immediately Dangerous To Life or Health Concentrations (IDLHs). Centers for Disease Control and Prevention. [2013-10-31]. (原始内容存档于2013-11-03).