高氯醯氟[5]是具有化學式ClFO
3的活潑氣體,具有類似於汽油和煤油的獨特甜味[6]。有毒,是一種強大的氧化劑和氟化劑。是高氯酸的酸性氟化物 。
高氯醯氟 | |||
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IUPAC名 Perchloryl fluoride | |||
別名 | Chlorine oxyfluoride, Perchlorofluoride, Chlorine fluorine oxide, Trioxychlorofluoride, Perchloric acid fluoride | ||
識別 | |||
CAS號 | 7616-94-6 ![]() | ||
PubChem | 24258 | ||
ChemSpider | 22680 | ||
SMILES |
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InChI |
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InChIKey | XHFXMNZYIKFCPN-UHFFFAOYAO | ||
EINECS | 231-526-0 | ||
RTECS | SD1925000 | ||
性質 | |||
化學式 | ClO3F | ||
莫耳質量 | 102.4496 g·mol⁻¹ | ||
外觀 | 無色氣體 | ||
氣味 | 甜味 | ||
密度 | 1.434 g/cm3 | ||
熔點 | −147.8 °C(125 K) | ||
沸點 | −46.7 °C(226 K) | ||
溶解性(水) | 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) | ||
結構 | |||
分子構型 | 四面體[2]:373 | ||
熱力學 | |||
ΔfHm⦵298K | -21.42 kJ/mol [3]:380 | ||
S⦵298K | 278.97 J/(mol*K) | ||
危險性 | |||
主要危害 | 腐蝕性,氧化性,毒性 | ||
NFPA 704 | |||
PEL | TWA 3 ppm (13.5 mg/m3)[1] | ||
TLV | 3 ppm | ||
致死量或濃度: | |||
LC50(中位濃度)
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385 ppm (rat, 4 hr) 451 ppm (dog, 4 hr)[4] | ||
LCLo(最低)
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2000 ppm (rat, 40 min) 451 ppm (dog, 4 hr)[4] | ||
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。 |
儘管高氯醯氟的生成焓( ΔHf°=-5.2千卡/摩爾)很小,但它是熱力學穩定的,在400℃才分解。[2]:380對還原劑和陰離子具有很強的反應性,但氯原子充當親電體。[2]:382 與還原劑如金屬醯胺、金屬、氫化物等發生爆炸性反應[6]。與氯醯氟不同,其在水中的水解非常緩慢。
合成與化學
高氯醯氟主要由氟化高氯酸鹽產生。常用五氟化銻作為氟化劑: [2]:372–373
- ClO−
4 + 3 HF + 2 SbF
5 → ClO
3F + H
3O+
+ 2 SbF−
6
ClO
3F與醇反應生成烷基高氯酸鹽,這是對震動極其敏感的炸藥。 [7] 在路易斯酸存在下,它可用於通過親電芳香取代將–ClO
3基團引入芳香環。 [8]
應用
高氯醯氟在有機化學中用作溫和的氟化劑。[2] :383 它是第一種工業上的親電氟化劑,自20世紀60年代起用於生產氟化類固醇。[7] 在氯化鋁存在下,它也被用作芳族化合物的親電子高氯化試劑。[9]
研究了高氯醯氟作為高性能液體火箭燃料氧化劑的用途。[10] 與五氟化氯和五氟化溴相比,它具有明顯更低的比沖 ,但不會腐蝕容器。 不需要低溫儲存。 火箭燃料化學家John Drury Clark在他的書《Ignition!》中報道稱 [11]高氯醯氟與全鹵素氧化劑如三氟化氯和五氟化氯完全混溶,這種混合物提供了適當燃燒含碳燃料所需的氧氣。
安全
高氯醯氟氟化物是有毒的,TLV為3ppm。[13] 它對肺和眼睛具有強烈的刺激性,能夠灼傷暴露的皮膚。其IDLH水平為100 ppm。[14] 接觸的症狀包括頭暈、頭痛、暈厥和紫紺。 暴露於毒性水平會導致嚴重的呼吸道炎症和肺水腫。[10]
參考文獻
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