Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Гексафторфосфат
Стерео-скелетная формула гексафторфосфата
Модель Spacefill гексафторфосфата
Имена
Название ИЮПАК
Гексафторфосфат
Систематическое название ИЮПАК
Гексафтор-λ 5 -фосфанид (заместитель) [1]
Гексафторидофосфат (1-) (добавка) [1]
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.111.656 Отредактируйте это в Викиданных
2704
  • InChI = 1S / F6P / c1-7 (2,3,4,5) 6 / q-1 проверитьY
    Ключ: LJQLCJWAZJINEB-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • F [P -] (F) (F) (F) (F) F
Характеристики
[PF 6 ] -
Молярная масса144,964 181 г моль -1
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Гексафторфосфат - это анион с химической формулой PF.-
6. Это октаэдрический вид. Не придает окраске его солям. ПФ-
6является изоэлектронным с гексафторидом серы , SF 6 , и гексафторосиликатом дианионом, SiF2-
6, и фтороантимонат SbF-
6. Будучи слабо нуклеофильными , гексафторфосфат классифицируется как не координирующий анион . [2] [3]

Синтез [ править ]

Кристаллы гексафторфосфата ферроцения, [Fe (C 5 H 5 ) 2 ] PF 6

Гексафторфосфатные соли можно получить реакцией пентахлорида фосфора и галогенида щелочи или аммония в растворе плавиковой кислоты : [4]

PCl 5 + MCl + 6 HF → MPF 6 + 6 HCl

Гексафторфосфорная кислота может быть получена прямой реакцией фтороводорода с пентафторидом фосфора . [5] Это сильная кислота Бренстеда, которая обычно образуется на месте непосредственно перед ее использованием.

PF 5 + HF → HPF 6

Эти реакции требуют специального оборудования для безопасного устранения опасностей, связанных с плавиковой кислотой и фтористым водородом.

Количественный анализ [ править ]

Разработано несколько методов количественного анализа гексафторфосфат-иона. Хлорид тетрафениларсония, [(C 6 H 5 ) 4 As] Cl, использовался как для титриметрического [6], так и для гравиметрического [7] количественного определения гексафторфосфата. Оба этих определения зависят от образования гексафторфосфата тетрафениларсония:

[(C 6 H 5 ) 4 As] + + PF-
6→ [(C 6 H 5 ) 4 As] PF 6

Гексафторфосфат также можно определить спектрофотометрически с ферроином . [8]

Реакции [ править ]

В основных условиях гидролиз происходит очень медленно. [9] Катализируемый кислотой гидролиз до фосфат- иона также протекает медленно. [10] Тем не менее, гексафторфосфат склонен к разложению с выделением фтороводорода в ионных жидкостях . [11]

Гексафторфосфат несет частичный (делокализованный) отрицательный заряд на фторидных центрах.

Металлоорганический и неорганический синтез [ править ]

Гексафторфосфат - обычное противодействие катионным комплексам металлов . Это один из трех широко используемых некоординирующих анионов: гексафторфосфат, тетрафторборат BF.-
4, и перхлорат ClO-
4. Из них ион гексафторфосфата имеет наименьшую координирующую способность. [12]

Гексафторфосфатные соли можно получить реакциями гексафторфосфата серебра с галогенидными солями. Осаждение нерастворимого галогенида серебра помогает довести эту реакцию до завершения. Поскольку соли гексафторфосфата часто нерастворимы в воде, но растворимы в полярных органических растворителях, даже добавление гексафторфосфата аммония (NH 4 PF 6 ) к водным растворам многих органических и неорганических солей дает твердые осадки солей гексафторфосфата. Одним из примеров является синтез солей родокения : [13] Общее уравнение преобразования:

RhCl 3 · x H 2 O + 2 C 5 H 6 + NH 4 PF 6 → [( η 5 -C 5 H 5 ) 2 Rh] PF 6 + 2 HCl + NH 4 Cl + x  H 2 O

Тетракис (ацетонитрил) гексафторфосфат меди (I) получают путем добавления гексафторфосфорной кислоты к суспензии оксида меди (I) в ацетонитриле: [14]

Cu 2 O + 2 HPF 6 + 8 CH 3 CN → 2 [Cu (CH 3 CN) 4 ] PF 6 + H 2 O

Гидролиз гексафторфосфатных комплексов [ править ]

Хотя гексафторфосфат-ион обычно инертен и, следовательно, является подходящим противоионом , его сольволиз может быть вызван высокоэлектрофильными металлическими центрами. Например, трис ( растворитель ) родиевый комплекс [( η 5 -C 5 Me 5 ) Rh (Me 2 CO) 3 ] (PF 6 ) 2 подвергается сольволизу при нагревании в ацетоне , образуя комплекс с дифторфосфатным мостиком [( η 5 -C 5 Me 5 ) Rh (μ-OPF 2 O) 3 Rh (η5 -C 5 Me 5 )] PF 6 . [15] [16]

Приложения [ править ]

В практических применениях иона гексафторфосфата обычно используются одно или несколько из следующих свойств: это некоординирующий анион ; что гексафторфосфатные соединения обычно растворимы в органических растворителях, особенно полярных , но имеют низкую растворимость в водном растворе ; или что он обладает высокой степенью стабильности, включая устойчивость как к кислотному, так и к основному гидролизу .

Вторичные батареи [ править ]

Основное коммерческое использование гексафторфосфата - это его литиевая соль, гексафторфосфат лития . Эта соль в сочетании с диметилкарбонатом является обычным электролитом в коммерческих вторичных батареях, таких как литий-ионные элементы . В этом приложении используется высокая растворимость гексафторфосфатных солей в органических растворителях и устойчивость этих солей к восстановлению катодом из щелочного металла. [17] Поскольку ионы лития в этих батареях обычно присутствуют в виде координационных комплексов в электролите, [18] некоординирующая природа иона гексафторфосфата также является полезным свойством для этих приложений.

Ионные жидкости [ править ]

Были приготовлены ионные жидкости при комнатной температуре, такие как гексафторфосфат 1-бутил-3-метилимидазолия (обычно сокращенно bmimPF 6 ). [19] Преимущество анионного обмена в пользу некоординирующего аниона состоит в том, что образующаяся ионная жидкость имеет гораздо большую термическую стабильность. Хлорид 1-бутил-3-метилимидазолия разлагается до N- метилимидазола и 1-хлорбутана или до N- бутилимидазола и хлорметана . Для bmimPF 6 такие разложения невозможны . Однако известно термическое разложение ионных жидкостей гексафторфосфата с образованием газообразного фтороводорода .[11]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b «Гексафторфосфат (1-) (CHEBI: 30201)» . Химические объекты, представляющие биологический интерес (ChEBI) . Великобритания: Европейский институт биоинформатики.
  2. ^ Дэвис, JA (1996). Синтетическая координационная химия: принципы и практика . World Scientific. п. 165. ISBN 981-02-2084-7.
  3. ^ Константа, S .; Лакур, Дж. (2005). Ж.-П. Майорал (ред.). Новые тенденции в химии гексакоординированного фосфора . Новые аспекты химии фосфора. 5 . Springer. п. 3. ISBN 3-540-22498-X.
  4. ^ Woyski, М. (1950). Гексафторфосфаты натрия, аммония и калия . Неорг. Synth. Неорганические синтезы. 3 . С. 111–117. DOI : 10.1002 / 9780470132340.ch29 . ISBN 9780470132340.
  5. ^ Молнар, А .; Сурья Пракаш, GK; Соммер, Дж. (2009). Суперкислотная химия (2-е изд.). Wiley-Interscience. п. 44. ISBN 978-0-471-59668-4.
  6. ^ Affsprung, HE; Арчер, VS (1963). «Определение гексафторфосфата амперометрическим титрованием с хлоридом тетрафениларсония». Анальный. Chem. 35 (8): 976–978. DOI : 10.1021 / ac60201a017 .
  7. ^ Affsprung, HE; Арчер, VS (1963). «Гравиметрическое определение гексафторфосфата как гексафторфосфата тетрафениларсония». Анальный. Chem . 35 (12): 1912–1913. DOI : 10.1021 / ac60205a036 .
  8. ^ Арчер, VS; Дулиттл, Ф.Г. (1967). «Спектрофотометрическое определение гексафторфосфата с ферроином». Анальный. Chem . 39 (3): 371–373. DOI : 10.1021 / ac60247a035 .
  9. ^ Ryss, IG; Тульчинский, В.Б. (1964). «Кинетика Гидролиза Иона Гексафторофосфата ПФ»-
    6    ». Ж. Neorg Хим.. . 9 (4): 836-840.
  10. ^ Гебала, AE; Джонс, ММ (1969). «Катализируемый кислотой гидролиз гексафторфосфата». J. Inorg. Nucl. Chem. 31 (3): 771–776. DOI : 10.1016 / 0022-1902 (69) 80024-2 .
  11. ^ a b Дайсон, П.Дж. (2005). Гельдбах, Т.Дж. (ред.). Катализируемые металлами реакции в ионных жидкостях . Катализ металлическими комплексами. 29 . Springer Science & Business. п. 27. ISBN 1-4020-3914-X.
  12. ^ Мэйфилд, HG; Бык, WE (1971). «Координирующие тенденции иона гексафторфосфата». J. Chem. Soc. А (14): 2279–2281. DOI : 10.1039 / J19710002279 .
  13. ^ Багерст, DR; Mingos, DMP ; Уотсон, MJ; Уотсон, Майкл Дж. (1989). "Применение микроволновых эффектов нагрева диэлектрических потерь для быстрого и удобного синтеза металлоорганических соединений". J. Organomet. Chem. 368 (3): C43 – C45. DOI : 10.1016 / 0022-328X (89) 85418-X .
  14. ^ Кубас, GJ (1979). «Тетракис (ацетонитирил) гексафторофосфат меди (I)». Неорг. Synth. 19 : 90–91. DOI : 10.1002 / 9780470132593.ch15 .
  15. ^ Томпсон, SJ; Бейли, PM; Белый, C .; Питер Мейтлис (1976). «Сольволиз гексафторфосфат-иона и структура [трис (μ-дифторфосфат) бис (пента-метилциклопентадиенилродий)] гексафторфосфата». Энгью. Chem. Int. Эд. 15 (8): 490–491. DOI : 10.1002 / anie.197604901 .
  16. ^ Белый, C .; Томпсон, SJ; Питер Мейтлис (1977). «Пентаметилциклопентадиенил-родий и -iridium Комплексы . XIV сольволиза из координированного Ацетон Solvent видов Трис ( μ -difluorophosphato) бис [ η 5 -pentamethylcyclopentadienylrhodium (III)] гексафторфосфат, к η 5 - (2,4-диметил-1- оксапента-1,3-диенил) (пентаметилциклопентадиенил) иридиевый катион или η 5 - (2-гидрокси-4-метилпентадиенил) ( η 5- пентаметилциклопентадиенил) иридиевый катион ». Журнал металлоорганической химии . 134 (3): 319–325. doi :10.1016 / S0022-328X (00) 93278-9 .
  17. ^ Гуденаф, JB; Ким, Ю. (2010). «Проблемы перезаряжаемых литиевых батарей». Chem. Матер. 22 (3): 587–603. DOI : 10.1021 / cm901452z .
  18. ^ «Паспорт безопасности материалов: литий-ионные батареи National Power Corp.» (PDF) . tek.com . Tektronix Inc. 7 мая 2004. Архивировано из оригинального (PDF) 26 июня 2011 года . Проверено 11 июня 2010 года .
  19. ^ Гордон, CM; Джон Д. Холбри; Алан Р. Кеннеди; Кеннет Р. Седдон (1998). «Ионные жидкие кристаллы: гексафторфосфатные соли». Журнал химии материалов . 8 (12): 2627–2636. DOI : 10.1039 / a806169f .