Brom monofluoride

Brom monofluoride
Danh pháp IUPAC	Bromine monofluoride
Nhận dạng
Số CAS	13863-59-7
PubChem	139632
Ảnh Jmol-3D	ảnh
SMILES	đầy đủ FBr
Thuộc tính
Công thức phân tử	BrF
Khối lượng mol	98,903 g/mol
Khối lượng riêng	4,403 g/L [1]
Điểm nóng chảy	−33 °C (240 K; −27 °F)[1]
Điểm sôi	20 °C (293 K; 68 °F) (decomposes)[1]
Các nguy hiểm
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). Tham khảo hộp thông tin

Brom monofluoride là một hợp chất halogen kém bền với công thức hóa học BrF. Đây là chất lỏng ở nhiệt độ phòng, có màu đỏ vàng, dễ bay hơi và có mùi khó chịu. BrF là chất độc ở liều lượng cao.

Tính chất hóa học

Brom monofluoride phân hủy tự oxy hóa khử ở nhiệt độ thường tạo thành brom trifluoride hoặc brom pentafluoride và brom đơn chất:

${\displaystyle {\ce {5BrF -> 2Br2 + BrF5}}}$

Phản ứng với dung dịch kiềm nóng pha loãng:

${\displaystyle {\ce {3BrF + 6NaOH -> 3NaF + 2NaBr + NaBrO3 + 3H2O}}}$

Phản ứng với dung dịch kiềm lạnh pha loãng:

${\displaystyle {\ce {BrF + 2NaOH -> NaF + NaBrO + H2O}}}$

Hợp chất rất hoạt động về mặt hóa học. Phản ứng ngay cả với vàng và thạch anh. Để giữ ổn định và lưu trữ, chúng được chuyển đổi thành một hợp chất kép ổn định hơn với pyridine.

Cấu trúc phân tử brom monofluoride hydrofluoride (BrF · HF hoặc HBrF₂) đã được tính toán và người ta đã chỉ ra rằng một hợp chất như vậy, nếu được tổng hợp thành công, sẽ có cấu trúc bất thường kiểu Br-FHF.^[2]

Điều chế

Brom monofluoride có thể được tạo ra thông qua phản ứng của brom trifluoride (hoặc brom pentafluoride) và brom đơn chất. Do tính linh hoạt của nó, hợp chất có thể được phát hiện nhưng không thể cô lập:^[3]

${\displaystyle {\ce {BrF3 + Br2 -> BrF}}}$

${\displaystyle {\ce {BrF5 + 2Br2 -> 5BrF}}}$

${\displaystyle {\ce {Br2 + F2 -> 2BrF}}}$ (*)

Brom monofluoride thường được tạo ra với sự hiện diện của caesi fluoride.^[4]

Tuy nhiên, trong phản ứng (*), cùng với monofluoride, brom trifluoride và pentafluoride cũng được tạo thành. Để thu được brom monofluoride tinh khiết, các bẫy lạnh với nhiệt độ đến −20 °C, −50 °C và −120 °C được sử dụng để tách lần lượt BrF₃, BrF₅ và BrF tương ứng. Thiết bị tổng hợp phải được làm bằng đồng, vì với nhiều vật liệu khác, ví dụ bạch kim, xúc tác cho phản ứng phân hủy brom monofluoride. Hiệu suất tổng hợp của brom monofluoride trên lý thuyết là khoảng 40%.

Dưới tác dụng của quang phổ hồng ngoại, brom trifluoride tự oxy hóa khử tạo ra brom monofluoride:^[5]

${\displaystyle {\ce {2BrF3 -> BrF + BrF5}}}$

Ứng dụng

Vì không thể phân lập được brom monofluoride ở dạng tinh khiết do bị phân hủy một phần, nên trong nhiều trường hợp, hỗn hợp của brom và brom trifluoride được sử dụng thay thế để tạo ra monofluoride tại chỗ (in-situ).

Dùng tổng hợp fluorobrom:

${\displaystyle {\ce {CH2=CH2 + BrF -> CF3-CH2Br}}}$

Một quan điểm thú vị là khí BrF được sử dụng như nguyên liệu chính được kích thích bởi phân tử O₂ ở trạng thái singlet để phát ra ánh sáng khả kiến, ứng dụng làm tia laser hóa học.^[6]

Xem thêm

• Brom trifluoride, BrF₃
• Brom pentafluoride, BrF₅

Tham khảo

1. ^ David R. Lide: CRC Handbook of Chemistry and Physics. 89. Auflage, Taylor & Francis, 2008, ISBN 978-1-4200-6679-1, S. 4–53.
2. Qianshu L., Liangfa G. (2004). "Hypervalency Avoided: Simple Substituted BrF₃ and BrF₅ Molecules. Structures, Thermochemistry, and Electron Affinities of the Bromine Hydrogen Fluorides HBrF₂ and HBrF₄". J. Am. Chem. Soc (bằng tiếng Anh). Quyển 126 số 45. tr. 14950—14959. doi:10.1021/ja040110w.
3. Macintyre, J. E.; Daniel, F. M.; Stirling, V. M. (1992). Dictionary of Inorganic Compounds. CRC Press. tr. 285. ISBN 978-0-412-30120-9.
4. Winter, Rolf; Terjeson, Robin J.; Gard, Gary L. (1998). "An Improved and Facile Preparation of SF₅Br". Journal of Fluorine Chemistry. Quyển 89. tr. 105–106. doi:10.1016/S0022-1139(98)00094-3.
5. Lawrence Stein (1959). "Infrared Studies of the Bromine Fluorides". J. Am. Chem. Soc (bằng tiếng Anh). Quyển 81 số 6. tr. 1273—1276. doi:10.1021/ja01515a002.
6. Lowe, Barrett F. (1990). Energy Transfer in Singlet Oxygen and Bromine Monofluoride (Luận văn). Ohio: Air Force Institute of Technology. tr. 1–3. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 28 tháng 2 năm 2018. Truy cập ngày 2 tháng 1 năm 2022.