육플루오린화 제논

육플루오린화 제논
Xenon hexafluoride
Structural formula	Space-filling model
식별자
CAS 번호	13693-09-9 ;
3D 모델 (JSmol)	Interactive image;
ChemSpider	123066 ;
PubChem CID	139546;
UNII	WXC3I4P46T ;
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID80160010 ;
	InChI InChI=1S/F6Xe/c1-7(2,3,4,5)6 Key: ARUUTJKURHLAMI-UHFFFAOYSA-N ; InChI=1/F6Xe/c1-7(2,3,4,5)6 Key: ARUUTJKURHLAMI-UHFFFAOYAF;
	SMILES F[Xe](F)(F)(F)(F)F;
성질
화학식	XeF6
몰 질량	245.28 g mol−1
밀도	3.56 g cm−3
녹는점	49.25 °C (120.65 °F; 322.40 K)
끓는점	75.6 °C (168.1 °F; 348.8 K)
물에서의 용해도	reacts
열화학
표준 생성 엔탈피 (ΔfH⦵298)	−294 kJ·mol−1
	달리 명시된 경우를 제외하면, 표준상태(25 °C [77 °F], 100 kPa)에서 물질의 정보가 제공됨. 확인 (관련 정보 ?) 정보상자 각주

육플루오린화 제논(Xenon hexafluoride, 화학식 XeF₆)은 제논 1개 원자와 6개의 플루오린 원자가 결합한 비활성 기체 화합물이다. 알려진 제논의 플루오린화물은 전부 발열 과정으로 합성되며 상온에서 안정적이다. 이 중 육플루오린화 제논은 제논의 플루오린화물 중에서 가장 안정한 화합물이다. 상온에서는 무색의 고체 결정체이며 쉽게 황색 기체로 승화한다.

합성

육플루오린화 제논은 이플루오린화 제논(XeF₂) 또는 제논-플루오린 1:20 이상의 플루오린이 압도적으로 많은 기체에서 300°C 기온에 6 MPa(60기압)으로 가하여 생성한다.^[2]

{\ce {Xe + 3F2 -> XeF6}}

이플루오린화 니켈(II)(NiF₂)를 촉매로 할 경우 120°C의 상대적으로 기온에서 제논-플루오린 1:5 가량의 혼합 기체가 육플루오린화 제논으로 합성할 수 있다.^[3]

구조

육플루오린화 제논은 XeF₂나 XeF₄와 달리 구조 분석 및 이론 연구에 수 년이 필요했다. 기체 상태에서 XeF₆는 단량체 상태이다. 원자가껍질 전자쌍 반발 이론에서는 플루오린 리간드 6개와 고립된 전자쌍 하나가 있으므로 완벽한 8면체 대칭(O_h)을 이룰 것으로 예측했지만 실제로는 전자 회절 및 고도의 계산 결과 화학물의 점군이 3차원의 순환대칭(C_3v)임을 보인다. O_h의 중요성은 그리 높지 않아 에너지 표면 최소값은 매우 낮다. 비활성 기체 및 플루오린 화학을 연구하는 학자 콘라드 세펠트는 육플루오린화 제논의 구조가 "팔면체의 면과 모서리를 가로질러 이동하는 자유전자쌍의 영향으로 동적으로 살짝 찌그러진 모양"이라고 설명했다.^[4]

¹²⁹Xe와 ¹⁹F의 핵자기 공명 분석에서는 사면체 모양으로 있는 4개의 제논 원자가 24개의 플루오린 원자와 요동하여 결합해 "톱니바퀴 매커니즘" 같은 방식으로 계속해서 위치를 옮기는 사합체 구조로 밝혀졌다.

XeF
6의 결정체에는 총 6가지 구조가 있으며,^[5] 이중에는 XeF+
5 이온이 F−
이온과 결합해 있는 상태인 모양도 있다.^[6]

화학 반응

가수분해

육플루오린화 제논은 물과 반응해 가수분해하여 최종적으로는 삼산화 제논이 된다.^[7]

XeF₆ + H₂O → XeOF₄ + 2 HF

XeOF₄ + H₂O → XeO₂F₂ + 2 HF

XeO₂F₂ + H₂O → XeO₃ + 2 HF

XeF₆ + 3 H₂O → XeO₃ + 6 HF

XeF₆은 루이스 산으로 최대 1-2개의 플루오린 음이온과 결합한다.

XeF₆ + F⁻ → XeF−
7

XeF−
7 + F⁻ → XeF2−
8

팔플루오르제논화물

팔플루오린화 제논(VI) 이온(XeF2−
8) 결정은 매우 안정하지만 400°C 이상의 온도에서는 분해된다.^[8]^[9]^[10] 이 이온은 나이트로소늄염물인 팔프루오르제논화 나이트로소늄(VI) 단면 X선 계수기 결정 분석을 기반으로 엇사각기둥 모양일 것으로 추정된다.^[11] 팔플루오르제논화물은 플루오린화 나트륨이나 플루오린화 칼륨과 반응시켜 만들 수 있다.^[10]

2 NaF + XeF
6 → Na
2XeF
8

2 KF + XeF
6 → K
2XeF
8

마찬가지로, 덜 안정적이긴 하지만 세슘과 루비듐의 플루오린화물과 반응시켜 칠플루오르제논화물을 만들 수 있다.

CsF + XeF
6 → CsXeF
7

RbF + XeF
6 → RbXeF
7

칠플루오르제논화물을 각각 50°C와 20°C로 열분해하면 노란색의^[12] 팔플루오르제논화물로 반응한다.^[8]^[9]^[10]

2 CsXeF
7 → Cs
2XeF
8 + XeF
6

2 RbXeF
7 → Rb
2XeF
8 + XeF
6

이 결정체는 물에 녹으면 제논과 산소를 포함한 여러 기체로 방출된다.^[10]

기타 플루오린화물

XeF
6는 RuF
5,^[6]BrF
3·AuF
3^[13]와 같은 강력한 플루오린화기와 반응하여 XeF+
5 양이온을 만들어낸다.

XeF
6 + RuF
5 → XeF+
5RuF−
6

XeF
6 + BrF
3·AuF
3 → XeF+
5AuF−
4 + BrF
3

각주

↑ Zumdahl, Steven S. (2009). 《Chemical Principles 6th Ed.》. Houghton Mifflin Company. A23쪽. ISBN 978-0-618-94690-7.
↑ C. L. Chernick; J. G. Malm (1966년). Henry F. Holtzclaw, Jr., 편집. 《Xenon hexafluoride》 8 Inorganic Syneses판. McGraw-Hill Book Company, Inc. 258–260쪽.
↑ Melita Tramšek; Boris Žemva (2006년 12월 5일). “Synthesis, Properties and Chemistry of Xenon(II) Fluoride” (PDF). 《Acta Chim. Slov.》 53 (2): 105–116. doi:10.1002/chin.200721209. 2013년 5월 12일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2019년 5월 9일에 확인함.
↑ Seppelt, Konrad (June 1979). “Recent Developments in the Chemistry of Some Electronegative Elements”. 《Accounts of Chemical Research》 12 (6): 211–216. doi:10.1021/ar50138a004.
↑ Hoyer, S.; Emmler, K.; Seppelt, T. (October 2006). “The structure of xenon hexafluoride in the solid state”. 《Journal of Fluorine Chemistry》 127 (10): 1415–1422. doi:10.1016/j.jfluchem.2006.04.014. ISSN 0022-1139.
↑ ^가 ^나 James E. House (2008). 《Inorganic Chemistry》. Academic Press. 569쪽. ISBN 0-12-356786-6.
↑ Appelman, E. H.; J. G. Malm (June 1964). “Hydrolysis of Xenon Hexafluoride and the Aqueous Solution Chemistry of Xenon”. 《Journal of the American Chemical Society》 86 (11): 2141–2148. doi:10.1021/ja01065a009.
↑ ^가 ^나 Holleman, A. F.; Wiberg,, E. (2001). 《Inorganic Chemistry》. San Diego: Academic Press. ISBN 0-12-352651-5.
↑ ^가 ^나 Riedel, Erwin; Janiak, Christoph (2007). 《Anorganische Chemie》 7판. Walter de Gruyter. 393쪽. ISBN 3-11-018903-8.
↑ ^가 ^나 ^다 ^라 Chandra, Sulekh (2004). 《Comprehensive Inorganic Chemistry》. New Age International. 308쪽. ISBN 81-224-1512-1.
↑ Peterson, W.; Holloway, H.; Coyle, A.; Williams, M. (September 1971). “Antiprismatic Coordination about Xenon: the Structure of Nitrosonium Octafluoroxenate(VI)”. 《Science》 173 (4003): 1238–1239. Bibcode:1971Sci...173.1238P. doi:10.1126/science.173.4003.1238. ISSN 0036-8075. PMID 17775218.
↑ 〈Xenon〉. 《Encyclopædia Britannica》. Encyclopædia Britannica Inc. 1995.
↑ Cotton (2007). 《Advanced Inorganic Chemistry》 6판. Wiley-India. 591쪽. ISBN 81-265-1338-1.