Xenontetrafluorid

Xenontetrafluorid ist eine der wenigen Edelgasverbindungen und eine der zuerst (1962) entdeckten aus zwei Elementen.

Gewinnung und Darstellung

Xenontetrafluorid kann durch Reaktion der Elemente Xenon und Fluor bei 400 °C und 6 bar dargestellt werden. Das Verhältnis der Elemente muss 1:5 (Xenon:Fluor) betragen. Alternativ kann es auch durch Reaktion von Xenon mit Sauerstoffdifluorid dargestellt werden.

$\mathrm{X}\mathrm{e}+2\mathrm{F}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{X}\mathrm{e}\mathrm{F}{\phantom{A}}_4$

Die Standardbildungsenthalpie der exothermen Reaktion beträgt $-278\frac{kJ}{mol}$. Die Verbindung lässt sich auch durch die Fluorierung von Xenondifluorid gewinnen.

$\mathrm{X}\mathrm{e}\mathrm{F}{\phantom{A}}_2+\mathrm{F}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{X}\mathrm{e}\mathrm{F}{\phantom{A}}_4$

Hier beträgt die Reaktionsenthalpie $-114\frac{kJ}{mol}$.

Eigenschaften

Xenontetrafluoridkristalle (1962)

Physikalische Eigenschaften

Bei Normaldruck und einer Temperatur von 115,75 °C geht es durch Sublimation direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über. Der Tripelpunkt, an dem die drei Phasen fest, flüssig und gasförmig im Gleichgewicht stehen, liegt bei einer Temperatur von 117,10 °C und einem Druck von 1,082 bar. Die Sublimationsdruckfunktion ergibt sich entsprechend log₁₀(P) = −A/T−B·log₁₀(T)+C (P in Torr, T in K) mit A = 3226,27, B = 0,43434 und C = 12,301738 im Temperaturbereich von 275 bis 390 K. Hier ergibt sich mittels einer Auswertung nach Clausius-Clapeyron eine Sublimationsenthalpie von 60,6 kJ·mol⁻¹. Die kritische Temperatur beträgt 339 °C, der kritische Druck 70,4 bar, die kritische Dichte 1,10 g·cm⁻³ und das kritische Volumen 189 cm³·mol⁻¹. Der Xenon-Fluor-Abstand beträgt im gasförmigen Zustand 194 pm, im Kristall 195,3 pm.

Chemische Eigenschaften

Xenontetrafluorid ist unter normalen Bedingungen stabil, hydrolysiert aber bei Kontakt mit Wasser zu Xenontrioxid.

$\mathrm{6}\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{1}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{⟶}$ $\mathrm{2}\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{X}\mathrm{e}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{4}\mathrm{H}\mathrm{F}$

Die Verbindung ist ein starkes Oxidationsmittel. So wird metallisches Platin zu Platin(IV)-fluorid und metallisches Quecksilber zu Quecksilber(I)-fluorid oxidiert. Durch Wasserstoff wird es zu Xenon und Fluorwasserstoff reduziert.

$\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{⟶}$ $\mathrm{X}\mathrm{e}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{H}\mathrm{F}$

Es reagiert heftig mit organischen Ethern wie Tetrahydrofuran und Dioxan. Bei Kontakt mit brennbaren Stoffen, wie Aceton oder Leichtmetallpulver, kann die Verbindung explosionsartig reagieren. Im Vergleich zu Xenondifluorid und Xenonhexafluorid bildet XeF₄ nur schwer Salze, da das Kation XeF₃⁺ mit zwei freien Elektronenpaaren und drei Bindungen eine ungünstige Elektronenkonfiguration besitzt.

Molekülgeometrie

Gemäß dem VSEPR-Modell besitzt das Xenontetrafluorid-Molekül eine quadratisch-planare Struktur. Im gasförmigen Zustand beträgt die Bindungslänge 194 pm (1,94 Å) bzw. im Kristall 195,3 pm (1,953 Å).

Xenondifluorid besitzt als Molekülsymmetrie die Punktgruppe D_4h. Um die Oktettregel zu erfüllen, besitzt das Xenontetrafluorid-Molekül noch zwei freie Elektronenpaare am Xenon.

Verwendung

Durch Lösen mit Antimonpentafluorid SbF₅ in Flusssäure HF kann Xenontrifluoridohexafluoroantimonat(V) gewonnen werden.