Фторид ксенона(VI)

Гексафтори́д ксено́на — XeF₆, бинарное неорганическое химическое соединение ксенона с фтором, представляющее собой при комнатной температуре бесцветные кристаллы. Обладает чрезвычайно высокой химической активностью и агрессивностью.

• Обычно гексафторид получают длительным нагревом дифторида ксенона (XeF₂) при 300 °C под давлением 60 атм (в качестве катализатора используется фторид никеля):

${\displaystyle {\mathsf {3XeF_{2}\rightarrow 2Xe+XeF_{6}}}}$

• Однако известный советский учёный академик Легасов впервые в мире осуществил каталитический синтез гексафторида ксенона из простых веществ:

${\displaystyle {\mathsf {Xe+3F_{2}\rightarrow XeF_{6}}}}$

Исследование кристаллической структуры гексафторида ксенона заняло долгие годы, однако в результате применения современных физико-химических методов исследования удалось выявить шесть различных кристаллических модификаций. Например, при исследовании изотопно обогащённого соединения ¹²⁹Xe¹⁹F₆ методом ¹⁹F-ЯМР-спектроскопии было установлено, что при стандартных условиях четыре атома ксенона находятся в одинаковом электронном окружении из 24 атомов фтора^[1].

Достаточно хорошо изучены 3 кристаллические структуры вещества:

Водой бурно гидролизуется до триоксида ксенона и плавиковой кислоты в три этапа. Все промежуточные продукты гидролиза выделены в индивидуальном состоянии:

${\displaystyle {\mathsf {XeF_{6}+H_{2}O\rightarrow XeOF_{4}+2HF}}}$

${\displaystyle {\mathsf {XeOF_{4}+H_{2}O\rightarrow XeO_{2}F_{2}+2HF}}}$

${\displaystyle {\mathsf {XeO_{2}F_{2}+H_{2}O\rightarrow XeO_{3}+2HF}}}$

При растворении в жидком фтороводороде происходит частичная диссоциация:

${\displaystyle {\mathsf {XeF_{6}+HF\rightleftarrows XeF_{5}^{+}+HF_{2}^{-}}}}$

Гексафторид ксенона является достаточно сильной кислотой Льюиса. В присутствии фторид-ионов возможно протекание следующих реакций:

${\displaystyle {\mathsf {XeF_{6}+F^{-}\rightarrow [XeF_{7}]^{-}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {[XeF_{7}]^{-}+F^{-}\rightarrow [XeF_{8}]^{2-}}}}$

Например, вещество легко реагирует с фторидами щелочных металлов (кроме LiF):

${\displaystyle {\mathsf {XeF_{6}+RbF\rightarrow Rb[XeF_{7}]}}}$

Однако при нагревании таких солей выше 50 °C происходит разложение:

${\displaystyle {\mathsf {2RbXeF_{7}\rightarrow XeF_{6}+Rb_{2}[XeF_{8}]}}}$

Соединения состава M₂XeF₈ достаточно устойчивы. Например, натриевое производное устойчиво до 100 °C, а цезиевое — до 400 °C.

С фторидами менее активных элементов гексафторид ксенона образует двойные соли^[3], которые впервые получили ещё в 1967 году. Например, были получены 4XeF₆·GeF₄, 2XeF₆·GeF₄ и XeF₆·GeF₄, но получить аналогичное соединение с фторидом кремния не удалось, за счёт слабой основной функции SiF₄. Вещество также взаимодействует с BF₃ и AsF₅ в соотношении 1:1. При этом образуются белые устойчивые кристаллы, слаболетучие при комнатной температуре (давление паров составляет около 1 мм рт. ст). XeF₆·BF₃ плавится при 80 °C с образованием жёлтой вязкой жидкости.^[4]

Появлялись также сообщения о получении высшего фторида XeF₈ из XeF₆ и F₂, однако эти данные не подтвердились. Существование октафторида ксенона невозможно из-за размера атома ксенона: атомы фтора были бы очень близко расположены относительно друг друга, и сила отталкивания одноименных зарядов была бы больше энергии связи Xe-F.

• Гексафторид ксенона — мощный фторирующий агент.
• Возможно применение в качестве окислителя ракетного топлива.

Фторид ксенона(VI) XeF₆ (гексафторид ксенона) очень ядовит, сильный окислитель. Предельно допустимая концентрация фторида ксенона(VI) составляет не более 0,05 мг/м³.

• Holleman A.F., Wiberg E. Inorganic Chemistry. Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
• Некрасов Б. В. Основы общей химии. В 2-х томах., М.: Химия, 1973 г.