ออกซิเจนฟลูออไรด์
ออกซิเจนฟลูออไรด์เป็นสารประกอบของธาตุออกซิเจนและฟลูออรีนมีสูตรทั่วไปคือO F โดยที่n = 1 ถึง 6 ออกซิเจนฟลูออไรด์ที่เป็นที่รู้จักมีหลายชนิด:
- ออกซิเจนโมโนฟลูออไรด์ (OF)
- ออกซิเจนไดฟลูออไรด์( OF2
- ไดออกซิเจนไดฟลูออ ( O₂F₂ )
- ไตรออกซิเจนไดฟลูออไรด์หรือโอโซนไดฟลูออด์( O3F2 ) [ 1 ] []
- เตตระออกซิเจนไดฟลูออไรด์ ( O F ) [ 3 ]
- เพ นตาออกซิเจนไดฟลูออด์ ( O₅F₂
- เฮกซาออกซิเจนไดฟลูออไรด์ ( O F ) [ 4 ]
- ได ออกซิเจนโมโนฟลูออไรด์หรือฟลูออโรเปอร์ออกซิล O₂F )
ออกซิเจนฟลูออไรด์เป็นสารออกซิไดซ์ ที่แรง มีพลังงานสูง และสามารถปลดปล่อยพลังงานได้ทันทีหรือในอัตราที่ควบคุมได้ ดังนั้น สารประกอบเหล่านี้จึงได้รับความสนใจอย่างมากในฐานะสารออกซิไดซ์ที่มีศักยภาพในระบบขับเคลื่อนไอพ่น[ 5 ]
การสังเคราะห์ คุณสมบัติ และปฏิกิริยา
ออกซิเจนไดฟลูออไร ด์( OF2
วิธีการเตรียมที่ใช้กันทั่วไปวิธีหนึ่งคือการเติมฟลูออรีนลงในโซเดียมไฮดรอกไซด์ :
- 2 F + 2 NaOH →ของ + 2 NaF + H O
OF เป็นก๊าซไม่มีสีที่อุณหภูมิห้องและเป็นของเหลวสีเหลืองที่อุณหภูมิต่ำกว่า 128 K ออกซิเจนไดฟลูออไรด์มีกลิ่นฉุนและเป็นพิษ[ 3 ] มันทำปฏิกิริยากับกรดฮาโลในน้ำอย่างสมบูรณ์เพื่อให้ได้ ฮาโลเจนอิสระ:
- OF + 4 HCl → 2 Cl + 2 HF + 2 H O
นอกจากนี้ยังสามารถแทนที่ฮาโลเจนจากเกลือของพวกมันได้[ 3 ]เป็นทั้งสารฟลูออริเนต ที่มีประสิทธิภาพ และสารออกซิไดซ์ ที่แรง เมื่อทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนฟลูออไรด์ ไม่อิ่มตัว ด้วยการปล่อยประจุไฟฟ้า จะส่งผลให้เกิดการก่อตัวของไนโตรเจนไตรฟลูออไรด์ออกไซด์ฟลูออไรด์ และออกไซด์อื่นๆ[ 6 ] [ 7 ]
ไดออกซิเจนไดฟ ลู ( O₂F₂ )
O2F2ตกตะกอนเป็นของแข็งสีน้ำตาลเมื่อฉายรังสี UVลงบนส่วนผสมของO2 F2 ที่อุณหภูมิ −196 C [ 8 ]ยังดูเหมือนว่าจะมีเสถียรภาพเฉพาะที่อุณหภูมิต่ำกว่า −160 ° Cเท่านั้น[ 9 ]วิธีการทั่วไปในการเตรียมออกซิเจนฟลูออไรด์หลายชนิดคือการ ปล่อย ประจุไฟฟ้า ใน เฟสแก๊สในภาชนะเย็นที่ O2F2 อยู่[]
- O + F → O F (การปล่อยประจุไฟฟ้า, 183 °C)
โดยทั่วไปจะเป็นของแข็งสีส้มเหลืองซึ่งสลายตัวอย่างรวดเร็วเป็นO และF ใกล้จุดเดือดปกติประมาณ 216 K [ 3 ]
O F ทำปฏิกิริยารุนแรงกับฟอสฟอรัสแดงแม้ที่อุณหภูมิ −196 °C การระเบิดอาจเกิดขึ้นได้หาก ใช้ Freon-13เพื่อควบคุมปฏิกิริยา[ 9 ]
ไตรออกซิเจนไดฟลูออไรด์ หรือ โอโซนไดฟลูออไร ( O₃F₂
O F เป็นของเหลวหนืดสีแดงเลือด ยังคงเป็นของเหลวที่อุณหภูมิ 90 K ดังนั้นจึงสามารถแยกความแตกต่างจากO F ซึ่งมีจุดหลอมเหลวประมาณ 109 K ได้[ 11 ] [ 3 ]
อื่นๆO₃F₂เป็นปฏิกิริยาดูดความร้อนและ สลายตัวที่ ประมาณ 115 เคลวิน พร้อมกับการปล่อยความร้อน ซึ่งแสดงได้ด้วยปฏิกิริยาต่อไปนี้:
- 2 O F → O + 2 O F
O3F2ปลอดภัยกว่าโอโซนในการใช้งานและ ระเหยหรือสลายตัว ด้วยความร้อน หรือสัมผัสกับประกายไฟได้โดยไม่เกิดการระเบิด แต่เมื่อสัมผัสกับสารอินทรีย์หรือสารประกอบที่ออกซิไดซ์ได้ มันสามารถระเบิดได้ ดังนั้น การเติมโอโซนไดฟลูออไรด์เพียงหยดเดียวลงในแอมโมเนียปราศจากน้ำที่เป็นของแข็งทำให้เกิดการระเบิดเล็กน้อยเมื่อทั้งสองมีอุณหภูมิ 90 K เท่ากัน[ 3 ]
ฟลูออโรเปอร์ออกซิล
ฟลูออโรเปอร์ออกซิลเป็นโมเลกุลเช่น O–O–F ซึ่งมีสูตรเคมีเป็นO Fและเสถียรเฉพาะที่อุณหภูมิต่ำเท่านั้น มีรายงานว่าผลิตขึ้นจากอะตอมฟลูออรีนและไดออกซิเจน[ 12 ]
- O + F → O F
การเตรียมโพลีออกซิเจนไดฟลูออไรด์โดยทั่วไป
| สมการปฏิกิริยา[ 6 ] | O : F โดยปริมาตร | ปัจจุบัน | อุณหภูมิของน้ำในอ่าง (°C) |
|---|---|---|---|
| O + F ⇌ O F | 1:1 | 10 – 50 มิลลิแอมป์ | ~ −196° |
| 3 O + 2 F ⇌ 2 O F | 3:2 | 25 – 30 มิลลิแอมป์ | ~ −196° |
| 2 O + F ⇌ O F | 2:1 | 4 – 5 มิลลิแอมป์ | ~ −205° |
ผลกระทบต่อโอโซน
อนุมูลอิสระที่มีออกซิเจนและฟลูออรีน เช่นO2F และ OF เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศ อนุมูลเหล่านี้รวมถึงอนุมูลอิสระฮาโลเจนอื่นๆ มีส่วนเกี่ยวข้องกับการทำลายโอโซนในชั้นบรรยากาศ อย่างไรก็ตามอนุมูลอิสระออกซิเจนโมโนฟลูออไรด์นั้นสันนิษฐานว่าไม่ได้มีบทบาทสำคัญในการทำลายโอโซนมากนัก เนื่องจากเชื่อว่าอะตอมฟลูออรีนอิสระในชั้นบรรยากาศจะทำปฏิกิริยากับมีเทนเพื่อผลิตกรดไฮโดรฟลูออริกซึ่งตกตะกอนในฝน ทำให้ปริมาณอะตอมฟลูออรีนอิสระที่พร้อมจะทำปฏิกิริยากับอะตอมออกซิเจนและทำลายโมเลกุลโอโซนลดลง[ 13 ]
- O + F → O + OF
- O + OF → O + F
ปฏิกิริยาสุทธิ:
- O + O → 2 O
เชื้อเพลิงไฮเปอร์โกไลต์
แม้ว่า O3F2จะละลายในออกซิเจนเหลวได้น้อย แต่พบว่าเป็นสารไฮเปอร์โกไลต์กับเชื้อเพลิงจรวดส่วนใหญ่ กลไกเกี่ยวข้องกับการเดือดของออกซิเจนจากสารละลายที่มี O3F2 มีปฏิกิริยามาก ขึ้นและเกิดปฏิกิริยากับเชื้อเพลิงจรวดได้ ระดับของปฏิกิริยายังขึ้นอยู่กับชนิดของเชื้อเพลิงที่ใช้[ 3 ]