Pentafluorure d'antimoine

Le pentafluorure d'antimoine est un composé chimique de formule SbF₅. Il s'agit d'un acide de Lewis puissant qui se présente sous forme d'un liquide incolore visqueux et entre dans la composition de plusieurs superacides tels que l'acide magique HSFO₃·SbF₅ et l'acide fluoroantimonique HSbF₆, le plus fort des acides connus, par réaction respectivement avec l'acide fluorosulfurique HSO₃F et le fluorure d'hydrogène HF :

SbF₅ + HSO₃F → HSFO₃·SbF₅

SbF₅ + HF → HSbF₆.

Pentafluorure d'antimoine
Structure du pentafluorure d'antimoine.
Identification
Nom UICPA	pentafluoro-λ5-stibane
Synonymes	fluorure d'antimoine(V), pentafluoroantimoine
No CAS	7783-70-2
No ECHA	100.029.110
No CE	232-021-8
No RTECS	CC5800000
PubChem	24557
SMILES	F[Sb](F)(F)(F)F PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1S/5FH.Sb/h5*1H;/q;;;;;+5/p-5 InChIKey : VBVBHWZYQGJZLR-UHFFFAOYSA-I
Apparence	liquide visqueux hygroscopique incolore.
Propriétés chimiques
Formule	F5SbSbF5
Masse molaire[1]	216,752 ± 0,001 g/mol F 43,83 %, Sb 56,17 %,
Propriétés physiques
T° fusion	8,3 °C
T° ébullition	149,5 °C
Masse volumique	2,99 g·cm-3
Précautions
SGH[2]
Attention H302, H332, H411 et P273 H302 : Nocif en cas d'ingestion H332 : Nocif par inhalation H411 : Toxique pour les organismes aquatiques, entraîne des effets à long terme P273 : Éviter le rejet dans l’environnement.
NFPA 704
0 4 1 W
Transport[3]
86    1732    Code Kemler : 86 : matière corrosive ou présentant un degré mineur de corrosivité et toxique Numéro ONU : 1732 : PENTAFLUORURE D’ANTIMOINE Classe : 8 Étiquettes : 8 : Matières corrosives 6.1 : Matières toxiques Emballage : Groupe d'emballage II : matières moyennement dangereuses ;
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Très corrosif, toxique et sensible à l'humidité, il réagit avec à peu près toutes les espèces chimiques connues^[4]. C'est un catalyseur employé dans les processus se déroulant en milieu acide, notamment avec la réaction de Friedel-Crafts et les isomérisations.

Production

On le prépare en faisant réagir du fluorure d'hydrogène anhydre HF sur du pentachlorure d'antimoine SbCl₅ :

SbCl₅ + 5 HF → SbF₅ + 5 HCl.

On peut également le préparer à partir de trifluorure d'antimoine SbF₃, ou en traitant le pentoxyde d'antimoine Sb₂O₅ avec de l'acide fluorhydrique HF aqueux et évaporation subséquente de l'eau.

Structure et propriétés chimiques

Le pentafluorure d'antimoine adopte une structure trigonale bipyramidale de groupe de symétrie D_3h à l'état gazeux, mais plus complexe à l'état condensé (liquide et solide) : en phase liquide, il polymérise sous forme de [SbF₄(μ-F)₂]_n dans lequel chaque atome d'antimoine est octaédrique, tandis qu'il cristallise sous forme de tétramères [SbF₄(μ-F)]₄. Les liaisons Sb-F ont une longueur de 202 pm dans l'anneau de huit unités Sb₄F₄, les ligands fluorure étant liés aux quatre centres Sb par des liaisons de 182 pm^[5]. Les composés apparentés que sont PF₅ et AsF₅ sont monomériques à l'état condensé, probablement en raison de la taille plus réduite de l'ion central, ce qui limite sa coordinence. BiF₅, quant à lui, cristallise en polymérisant en chaînes (BiF₅)_∞^[6].

SbF₅ est un acide de Lewis fort, notamment envers les sources d'ions fluorure F⁻ qui conduisent à la formation d'ions [SbF₆]⁻ très stables, lesquels réagissent avec un excédent de SbF₅ pour donner des ions [Sb₂F₁₁]⁻. De la même façon que SbF₅ accroît l'acidité de Brønsted de HF, il augmente le pouvoir oxydant de F₂ ; cet effet est illustré par l'oxydation de l'oxygène en dioxygényle^[7] :

2 SbF₅ + F₂ + 2 O₂ → 2 [O₂]⁺[SbF₆]⁻

Le pentafluorure d'antimoine a été le premier réactif connu permettant de produire du difluor F₂ à partir de fluorures, en raison de la très grande affinité de SbF₅ pour l'ion fluorure F⁻ :

4 SbF₅ + 2 K₂MnF₆ → 4 KSbF₆ + 2 MnF₃ + F₂.

Sécurité

Le pentafluorure d'antimoine réagit violemment avec de très nombreux composés, le plus souvent en libérant du fluorure d'hydrogène HF, un gaz très dangereux. Il est corrosif pour la plupart des matériaux. Ses projections attaquent la peau et les yeux. Son ingestion accidentelle est à l'origine de diarrhées, de nausées et de vomissements^[8],[9],[10].

Notes et références

1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
2. SIGMA-ALDRICH
4. (en) e-EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis « Antimony(V) Fluoride. »
5. (en) A. J. Edwards et P. Taylor, « Crystal structure of antimony pentafluoride », Journal of the Chemical Society D: Chemical Communications, n^o 21,‎ 1971, p. 1376-1377 (lire en ligne)
   DOI 10.1039/C29710001376
6. (en) A. F. Holleman, E. Wiberg, « Inorganic Chemistry », Academic Press, San Diego, 2001. (ISBN 0-12-352651-5).
7. (en) J. Shamir, J. Binenboym, « Dioxygenyl Salts », Inorganic Syntheses, 1973, XIV, 109-122. ISSN 0073-8077.
8. (fr) Commission européenne – 1993 Fiche de sécurité du SbF₅.
   Traduction autorisée de l'International Chemical Safety Card (ICSC), publié par l'UNEP/ILO/WHO dans le cadre de la coopération entre le PISSC et la CE – Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques - Commission Européenne, 1993
9. (en) Commission of the European Communities (CEC) – 2005 « Antimony pentafluoride. »
10. (en) Environmental Chemistry – 2006 « Chemical Database - Antimony Pentafluoride. »

Voir aussi

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