Chloormonofluoride

Chloormonofluoride
Structuurformule en molecuulmodel
	Structuurformule van chloormonofluoride
	Ruimteijk model van ClF; met chloor links en fluor rechts
Algemeen
Molecuulformule	ClF
IUPAC-naam	chloormonofluoride
Molmassa	54,451403 g/mol
SMILES	FCl
InChI	1S/ClF/c1-2
CAS-nummer	7790-89-8
PubChem	123266
Wikidata	Q417146
Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen
Omgang	Niet inademen; contact en blootstelling vermijden
LD50 (ratten)	(oraal) 980 mg/kg
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand	gasvormig
Kleur	kleurloos
Dichtheid	2,23 g/cm³
Smeltpunt	−155,6 °C
Kookpunt	−100,1 °C
Geometrie en kristalstructuur
Dipoolmoment	0,881 D
Thermodynamische eigenschappen
ΔfHog	−56,5 kJ/mol
Sog, 1 bar	217,91 J/mol·K
Cop,m	33,01 J/mol·K
Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal	Scheikunde

Chloormonofluoride is een interhalogeenverbinding met als brutoformule ClF. Bij kamertemperatuur is het een kleurloos gas dat ook bij hogere temperaturen nog stabiel is. Afgekoeld tot −100°C condenseert chloormonofluoride tot een lichtgele vloeistof. Veel eigenschappen ervan liggen tussen die van de beide halogenen in waaruit het is opgebouwd: dichloor en difluor.^[1]

Synthese

Chloormonofluoride kan bereid worden door de reactie tussen chloorgas en fluorgas bij 250°C, in aanwezigheid van koper:^[2]

{\ce {Cl2 + F2 -> 2ClF}}

Een alternatieve, industrieel toegepaste methode is de reductie van chloortrifluoride met chloorgas:

{\ce {ClF3 + Cl2 -> 3ClF}}

Eigenschappen en reacties

Chloormonofluoride is een veelzijdige, doch zeer reactieve verbinding, die metalen en niet-metalen omzet in hun overeenkomstige fluoriden. Daarbij komt chloorgas vrij. Voorbeelden zijn de vorming van wolfraamhexafluoride en seleentetrafluoride uit de respectievelijke elementen:

{\ce {W + 6ClF -> WF6 + 3Cl2}}

{\ce {Se + 4ClF -> SeF4 + 2Cl2}}

Chloormonofluoride reageert met metaalchloriden onder vorming van fluoriden en chloorgas:

{\ce {NaCl + ClF -> NaF + Cl2}}

Door reactie met halogenen kunnen andere interhalogeenverbindingen gevormd worden. Zo kan dibroom omgezet worden tot broomtrifluoride:

{\ce {Br2 + 6ClF -> 2BrF3 + 3Cl2}}

De reactie met koolstofmonoxide leidt tot vorming van carbonylchloorfluoride, dat structureel verwant is met fosgeen.

{\ce {CO + ClF -> O=CClF}}

Onder hoge druk en bij 200°С worden met fluoriden van cesium, rubidium en kalium fluorhypochlorieten gevormd:

{\ce {CsF + ClF -> CsClF2}}

Oxiderende eigenschappen

Aangezien het chlooratoom in chloormonofluoride zich in de oxidatietoestand +I bevindt is het een sterke oxidator. Het reageert met water onder vrijkomen van zuurstofgas, chloorgas en waterstoffluoride:

{\ce {4ClF + 2H2O -> O2 + 2Cl2 + 4HF}}

Bij verhitting reageert het heftig met waterstofgas. Bij deze reactie komen zowel waterstoffluoride als waterstofchloride vrij, beiden erg corrosieve en gevaarlijke stoffen:

{\ce {ClF + H2 -> HF + HCl}}

Polymerisatie

Ongewone polymere verbindingen van fluor, chloor en zuurstof met een violette kleur worden verkregen bij de reactie van ClF en dizuurstofdifluoride:

{\ce {nClF + nO2F2 -> (F3ClO2)n}}

Toepassingen

Chloormonofluoride vindt toepassing als fluoreringsmiddel^[3] en chloreringsmiddel^[4]^[5] in de organische synthese.

Een belangrijke industriële toepassing is in de verwerking en verrijking van uranium via het overeenkomstig hexafluoride:^[6]

{\ce {UO2F2 + 4ClF -> UF6 + O2 + 2Cl2}}

Externe links

(en) MSDS van chloormonofluoride
(en) WebBook page for ClF

Bronnen, noten en/of referenties

↑ Otto Ruff, E. Ascher (1928). Über ein neues Chlorfluorid-CIF₃. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie 176 (1): 258–270. DOI: 10.1002/zaac.19281760121.
↑ L. Domange & S. Heudorffer (1948) - Compt. rend., 226, p. 920
↑ Богуславская Л.С. Фториды галогенов в органическом синтезе - Успехи химии, 1984, Том 53, C.2024-2055.
↑ Symmetry of chloronium ions from ionic reaction of chlorine, chlorine monofluoride gas, and chlorine monofluoride complex with terminal alkenes Shellhamer, Peter, Heasley. Journal of Fluorine Chemistry V. 124, P. 17-20^{[dode link]}
↑ The reactions of chlorine monofluoride with unsaturated compounds and the dehydrohalogenation of some of the derivatives G. Gambaretto, M.Napoli Journal of Fluorine Chemistry V. 7, P. 569-580^{[dode link]}
↑ Chemistry of the chlorine trifluoride-uranyl fluoride reaction R. Shrewsberry, L. Williamson Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry V. 28, 1966, P. 2535-2539^{[dode link]}

[1] Otto Ruff, E. Ascher (1928). Über ein neues Chlorfluorid-CIF₃. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie 176 (1): 258–270. DOI: 10.1002/zaac.19281760121.

[2] L. Domange & S. Heudorffer (1948) - Compt. rend., 226, p. 920

[3] Богуславская Л.С. Фториды галогенов в органическом синтезе - Успехи химии, 1984, Том 53, C.2024-2055.

[4] Symmetry of chloronium ions from ionic reaction of chlorine, chlorine monofluoride gas, and chlorine monofluoride complex with terminal alkenes Shellhamer, Peter, Heasley. Journal of Fluorine Chemistry V. 124, P. 17-20^{[dode link]}

[5] The reactions of chlorine monofluoride with unsaturated compounds and the dehydrohalogenation of some of the derivatives G. Gambaretto, M.Napoli Journal of Fluorine Chemistry V. 7, P. 569-580^{[dode link]}

[6] Chemistry of the chlorine trifluoride-uranyl fluoride reaction R. Shrewsberry, L. Williamson Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry V. 28, 1966, P. 2535-2539^{[dode link]}

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]