Bifluoride

Het bifluoride-, of waterstof(difluoride)ion is een ion met een chemische formule HF₂⁻.

Het bifluoride anion

Dit centrosymmetrische drie-atomige anion [F-H-F]⁻ wordt gekenmerkt door een waterstofbinding die de kroon spant qua sterkte. Men zou het ion kunnen opvatten als de combinatie van een fluoride F⁻- ion gesolvateerd door een HF molecuul via waterstofbinding, dat wil zeggen als F⁻··H-F, maar de beide H-F afstanden zijn gelijk in lengte (114 pm)^[1] en de sterkte van de binding is verrassend groot: >155 kJ mol⁻¹.^[2]

Een moleculair-orbitaldiagram laat zien dat de drie atomen bijeengehouden worden door een 3-centrum-4-elektronbinding.^[3]

Zouten

Lowest unoccupied molecular orbital (LUMO)

Highest occupied molecular orbital (HOMO)

Het ion is bekend uit een ruim aantal zouten. Voorbeelden zijn kaliumwaterstoffluoride KHF₂, en ammoniumbifluoride[NH₄][HF₂]. Ook organische amines kunnen met HF bifluoriden vormen, bijvoorbeeld di-isopropylammoniumbifluoride C₆H₁₆N⁺·HF₂⁻.^[4]

Veel zouten waarvan beweerd wordt dat zij watervrije bronnen van fluoride zijn (zoals tetra-n-butylammoniumfluoride) kunnen ontleden onder afgifte van bifluoride.

Autodissociatie van zuiver HF

Het bifluoride-ion draagt ook bij tot de ongewoon hoge autoprotolyseconstante van vloeibaar watervrij HF. De stof ondergaat autodissociatie op een wijze die herinnert aan het waterevenwicht. In waterstoffuoride kan het overeenkomstige evenwicht in eerste aanleg geschreven worden als:

HF ${\displaystyle \rightleftharpoons }$ H⁺ + F⁻

Echter, beide gevormde ionen kunnen gesolvateerd worden door het oplosmiddel, zodat een betere beschrijving is:

3HF ${\displaystyle \rightleftharpoons }$ H₂F⁺_(HF) + HF₂⁻_(HF)

Het ion H₂F⁺_(HF) is analoog aan het hydroxoniumion in het geval van water.

Mediabestanden

Zie de categorie Bifluoride ion van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.

Bronnen, noten en/of referenties

1. Greenwood, Norman N., Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements, 2nd Edition. Butterworth-Heinemann, Oxford. ISBN 0-7506-3365-4.
2. Emsley, J., "Very Strong Hydrogen Bonds", Chemical Society Reviews, 1980, 9, 91-124.
3. Pimentel, G. C. The Bonding of Trihalide and Bifluoride Ions by the Molecular Orbital Method. J. Chem. Phys. 1951, 19, 446-448. DOI:10.1063/1.1748245
4. Acta Cryst. (2001). C57, 994-995 [ doi:10.1107/S0108270101008836 ] Diisopropylammonium hydrogen difluoride G. J. Reiß