Difluoruro de kriptón

El difluoruro de kriptón, KrF
2, fue el primer compuesto químico de kriptón que fue descubierto.[3] Se trata de un sólido incoloro volátil. La estructura de la molécula KrF
2 es lineal, con distancias Kr-F de 188,9 picometros. Reacciona con ácidos de Lewis fuertes para formar sales de los cationes KrF+
 y Kr
2F+
3.[4]

Difluoruro de kriptón
Nombre IUPAC
Fluoruro de kriptón (II)
General
Otros nombres Fluoruro de kriptón
Fórmula estructural KrF2
Fórmula molecular ?
Identificadores
Número CAS 13773-81-4[1]
ChemSpider 75543
PubChem 83721
UNII A91DJL4OJC
InChI=InChI=1S/F2Kr/c1-3-2
Key: QGOSZQZQVQAYFS-UHFFFAOYSA-N
Propiedades físicas
Apariencia incoloro[2]
Densidad 3240 kg/m³; 3240 g/cm³
Masa molar 121,7968 g/mol
Punto de descomposición 298 K (25 °C)
Estructura cristalina Tetragonal centrada en el cuerpo
Propiedades químicas
Solubilidad en agua Reacciona
Solubilidad Débilmente soluble en flúor líquido
Momento dipolar 0 D
Compuestos relacionados
Compuestos de kriptón KrF
4; KrO; Kr(OTeF
5)
2;
Otros fluoruros de gases nobles XeF2
Valores en el SI y en condiciones estándar
(25 ℃ y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.

Síntesis

El difluoruro de kriptón puede ser sintetizado usando muchos métodos diferentes, incluyendo mediante descargas eléctricas, procesos fotoquímicos y bombardeo de protones.

También puede ser preparado por irradiación de kriptón con rayos ultravioleta en una mezcla gaseosa de flúor-argón a la temperatura del helio líquido. El producto puede ser almacenado a -78 °C sin descomponerse.[5]

Mediante descargas eléctricas

El primer método utilizado para obtener difluoruro de kriptón y el único comunicado hasta ahora para producir tetrafluoruro de kriptón fue el empleo de descargas eléctricas. El método de descargas eléctricas implica tener mezclas de F
2 y Kr en proporción de 1:1 a 2:1, a una presión de 40 a 60 mmHg y, a continuación producir arcos eléctricos que liberen grandes cantidades de energía entre ellos. Con este método se pueden alcanzar tasas de producción de unos 0,25 g/h. El problema con este método es que no es confiable con respecto al rendimiento.[6][7]

Bombardeo de protones

Usando bombardeo de protones para la producción de KrF
2 se llega a una tasa de producción máxima de alrededor de 1 g h. Esto se consigue mediante el bombardeo de mezclas de Kr y F
2 con un haz de protones que esté operando a un nivel de energía de 10 MeV y a una temperatura de alrededor de 133 K. Es un método rápido para producir cantidades relativamente grandes de F
2, pero requiere una fuente de partículas alfa (α), que normalmente proceden de un ciclotrón.[8][6]

Proceso fotoquímico

El proceso fotoquímico para la producción de F
2 implica el uso de luz ultravioleta (UV) y se pueden producir en circunstancias ideales hasta 1,22 g/h. Las longitudes de onda ideales para esta síntesis están en el rango de 303-313 nm. Es importante señalar que una radiación UV de mayor frecuencia es perjudicial para la producción de F
2. A fin de evitar las longitudes de onda más cortas, simplemente se usa vidrio Pyrex, Vycor o cuarzo, lo que aumentará significativamente el rendimiento, ya que todos esos materiales bloquean la luz UV demayor frecuencia. En una serie de experimentos llevados a cabo por S. A Kinkead et al., se ha demostrado que un relleno de cuarzo (corta el UV inferior a 170 nm) produjo en promedio 158 mg/h, el Vycor 7913 (corta el UV inferior a 210 nm) produjo un promedio de 204 mg/h y que el Pyrex 7740 (corta el UV inferior a 280 nm) produjo en promedio 507 mg/h. Se desprende de estos resultados que el aumento de energía de la luz ultravioleta (a menores longitudes de onda) reduce el rendimiento de manera significativa. Las circunstancias ideales para la producción de F
2 por un proceso fotoquímico parecen daarse cuando el criptón es sólido y el flúor es líquido, lo cual se produce a 77K. El mayor problema del empleo de este método es que requiere el manejo de F
2 líquido (muy corrosivo), y existe la posibilidad de que se produzcan escapes si se usan presiones elevadas.[6][7]

Método del hilo caliente

El método del hilo caliente para la producción de F
2 implica tener el kriptón en estado sólido con un hilo o cable conductor muy caliente a unos pocos centímetros de él mientras el gas flúor rodea dicho cable. Por el cable circula una corriente grande, causando que se alcancen temperaturas aproximadas a 680 °C. Esto hace que el gas flúor se disocie en sus radical, los cuales a su vez pueden reaccionar con el kriptón sólido. En condiciones ideales, se ha sabido llegar a un rendimiento máximo de 6 g/h. A fin de alcanzar rendimientos óptimos, la separación entre el hilo conductor y el kriptón sólido debe ser de 1 cm, dando lugar a un gradiente de temperatura de aproximadamente 900 °C/cm. La única desventaja importante de este método es la cantidad de electricidad que tiene que pasar a través del cable, por lo que puede resultar peligroso si no está bien configurado.[7][6]

Estructura

El difluoruro de kriptón puede existir en dos morfologías cristalográficas diferentes: la fase α y la fase β. La forma β-F
2 es la más general, existe por encima de -80 °C, mientras que la forma α-F
2 es más estable a temperaturas inferiores.[6] La celda unidad de la forma α-F
2 es tetragonal centrada en el cuerpo.

Química

El difluoruro de kriptón es ante todo un oxidante poderoso y un agente de fluoración. Por ejemplo: puede oxidar al oro hasta su estado de oxidación más alto conocido (5+):[9]

7 KrF
2 (g) + 2 Au
(s) → 2 KrF+
AuF−
6 + 5 Kr
(g)

El KrF+
AuF−
6 se descompone a 60 °C en fluoruro de oro (V) más flúor y kriptón gaseosos:[10]

KrF+
AuF−
6 → AuF
5 (s) + Kr
(g) + F
2 (g)

El KrF
2 también se puede oxidar directamente a hexafluoruro de xenón:[9]

3 KrF
2 + Xe → XeF
6 + 3 Kr

El KrF
2 se utiliza para sintetizar los cationes altamente reactivos BrF+
6.[11]

El KrF
2 reacciona con SbF
5 para formar la sal KrF+
SbF−
6; el catión KrF+
 es capaz de oxidar tanto a BrF
5 y ClF
5 hasta BrF+
6 y ClF+
6, respectivamente.[12]

Compuestos relacionados

Referencias
  1. Número CAS
  2. Pradyot Patnaik (2003). Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill Professional. pp. 442–443. ISBN 0070494398.
  3. Grosse, A. V.; Kirshenbaum, A. D.; Streng, A. G.; Streng, L. V. (1963). «Krypton Tetrafluoride: Preparation and Some Properties». Science 139 (3559): 1047-1048. Bibcode:1963Sci...139.1047G. PMID 17812982. doi:10.1126/science.139.3559.1047.
  4. Lehmann, J. F.; Dixon, D. A.; Schrobilgen, G. J. (2001). «X-ray Crystal Structures of α-KrF
    2    , [KrF][MF
    6    ]     (M = As, Sb, Bi), [Kr
    2    F
    3    ][SbF
    6    ]·KrF
    2    , [Kr
    2    F
    3    ]
    2    [SbF
    6    ]
    2    ·KrF
    2    , and [Kr
    2    F
    3    ][AsF
    6    ]·[KrF][AsF
    6    ]    ; Synthesis and Characterization of [Kr
    2    F
    3    ][PF
    6    ]·nKrF
    2    ; and Theoretical Studies of KrF
    2    , KrF+
    , Kr
    2    F+
    3    , and the [KrF][MF
    6    ]     (M = P, As, Sb, Bi) Ion Pairs». Inorganic Chemistry (American Chemical Society) 40 (13): 3002-3017. PMID 11399167. doi:10.1021/ic001167w.
  5. Pradyot Patnaik. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0070494398
  6. Lehmann, J. F.; Mercier, Hélène P. A.; Schrobilgen, G. J. (2002). «The chemistry of krypton». Coordination Chemistry Reviews. 233–234: 1-39. doi:10.1016/S0010-8545(02)00202-3.
  7. Kinkead, S. A.; Fitzpatrick, J. R.; Foropoulos, J. Jr.; Kissane, R. J.; Purson, D. (1994). «Photochemical and thermal Dissociation Synthesis of Krypton Difluoride». Inorganic Fluorine Chemistry: Toward the 21st Century (San Francisco, California: American Chemical Society): 40-54.
  8. MacKenzie, D. R.; Fajer, J. (1966). «Synthesis of Noble Gas Compounds by Proton Bombardment». Inorganic Chemistry 5 (4): 699-700. doi:10.1021/ic50038a048.
  9. W. Henderson (2000). Main group chemistry. Gran Bretaña: Royal Society of Chemistry. p. 149. ISBN 0854046178.
  10. Charlie Harding; David Arthur Johnson; Rob Janes (2002). Elements of the p block. Great Britain: Royal Society of Chemistry. p. 94. ISBN 0854046909.
  11. Arnold F. Holleman; Egon Wiberg (2001). Nils Wiberg, ed. Inorganic chemistry. traducido por Mary Eagleson, William Brewer. Academic Press. p. 398. ISBN 0123526515.
  12. John H. Holloway; Eric G. Hope (1998). A. G. Sykes, ed. Advances in Inorganic Chemistry. Academic Press. pp. 60–61. ISBN 012023646X.

Enlaces externos
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