Tetrafluorammonium
Tetrafluorammoniumkatjonen (även känd som perfluorammonium ) är en positivt laddad polyatomisk jon med kemisk formel NF
+ 4 . Det är ekvivalent med ammoniumjonen där väteatomerna som omger den centrala kväveatomen har ersatts av fluor . Tetrafluorammoniumjon är isoelektronisk med tetrafluormetan CF
4 , trifluoraminoxid ONF
3 och tetrafluorboratet BF
− 4 anjon.
Tetrafluorammoniumjonen bildar salter med en stor variation av fluorhaltiga anjoner. Dessa inkluderar bifluoridanjonen ( HF
- 2 ), tetrafluorbromat ( BrF
- 4 ), metallpentafluorider ( MF
- 5 där M är Ge , Sn eller Ti ), hexafluorider ( MF
- 6 där M är P , As , Sb , Bi , eller Pt ), heptafluorider ( MF
− 7 där M är W , U eller Xe ), oktafluorider ( XeF
2− 8 ), olika oxifluorider ( MF
5 O −
där M är W eller U; FSO
− 3 , BrF
4 O −
), och perklorat ( ClO
− 4 ). Försök att göra nitratsaltet , NF
4 NO
3 , misslyckades på grund av snabb fluorering: NF
+ 4 + NO
− 3 → NF
3 + FONO
2 .
Strukturera
Geometrin för tetrafluorammoniumjonen är tetraedrisk , med en uppskattad kväve-fluorbindningslängd på 124 pm . Alla fluoratomer är i ekvivalenta positioner.
Syntes
Tetrafluorammoniumsalter framställs genom att oxidera kvävetrifluorid med fluor i närvaro av en stark Lewis-syra som fungerar som en fluoridjonacceptor . Den ursprungliga syntesen av Tolberg, Rewick, Stringham och Hill 1966 använder antimonpentafluorid som Lewis-syra:
-
NF
3 + F
2 + SbF
5 → NF
4 SbF
6
Hexafluorarsenatsaltet framställdes också genom en liknande reaktion med arsenikpentafluorid vid 120 °C :
-
NF
3 + F
2 + AsF
5 → NF
4 AsF
6
Reaktionen av kvävetrifluorid med fluor och bortrifluorid vid 800 °C ger tetrafluorboratsaltet:
-
NF
3 + F
2 + BF
3 → NF
4 BF
4
NF
+ 4 -salter kan också framställas genom fluorering av Nb
NF3 med kryptondifluorid (KrF2) och fluorider av formen MFn ,
, där M är Sb
, , NF3
Pt Ti eller B. Till exempel reaktion av med KrF
2 och TiF
4 ger [NF
+ 4 ]
2 TiF
2− 6 .
Många tetrafluorammoniumsalter kan framställas med metatesreaktioner .
Reaktioner
Tetrafluorammoniumsalter är extremt hygroskopiska . NF ,
+ 4
- jonen . H2F +
NF3
, när den löses i vatten, sönderdelas lätt till och syrgas En del väteperoxid ( H
2 O
2 ) bildas också under denna process:
-
NF
+ 4 + H
2 O → NF
3 + H
2 F +
+ 1 ⁄ 2 O
2
-
NF
+ 4 + 2 H
2 O → NF
3 + H
2 F +
+ H
2 O
2
Reaktion av NF
+ 4 SbF
− 6 med alkalimetallnitrater ger fluornitrat , FONO
2 .
Egenskaper
Eftersom NF
+ 4 -salter förstörs av vatten kan vatten inte användas som lösningsmedel. Istället bromtrifluorid , brompentafluorid , jodpentafluorid eller vattenfri vätefluorid användas.
Tetrafluorammoniumsalter har vanligtvis ingen färg. Vissa är dock färgade på grund av andra element i dem. (NF
+ 4 )
2 CrF
2− 6 , (NF
+ 4 )
2 NiF
2− 6 och (NF
+ 4 )
2 PtF
2− 6 har en röd färg, medan (NF
+ 4 )
2 MnF
2− 6 , NF
+ 4 UF
− 7 , NF
+ 4 UOF
− 5 och NF
+ 4 XeF
− 7 är gula.
Ansökningar
NF
+ 4 -salter är viktiga för NF
3 –F
2 -gasgeneratorer för fasta drivmedel. De används också som reagens för elektrofil fluorering av aromatiska föreningar inom organisk kemi . Som fluoreringsmedel är de också starka nog att reagera med metan.