Фторид иода(VII)

Фтори́д ио́да(VII) (гептафтори́д ио́да, семифто́ристый ио́д), IF₇ — бесцветный чрезвычайно ядовитый тяжёлый газ (при 20 °C) с резким неприятным запахом, высший фторид иода, в котором атом иода проявляет степень окисления +7. Тяжелее воздуха почти в 9 раз.

Фторид иода​(VII)​
Общие
Систематическое наименование	Фторид иода​(VII)​
Традиционные названия	семифтористый иод, гептафторид иода
Хим. формула	IF7
Рац. формула	IF7
Физические свойства
Состояние	Бесцветный газ
Молярная масса	259,89 г/моль
Плотность	3,62 г/см3 (при −145 °C); 2,7 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	6,45 °C; 4,5 °C
• сублимации	4,77 °C
• разложения	200 °C
Мол. теплоёмк.	135,6 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	−961,5 кДж/моль
• плавления	4,55 кДж/моль
• сублимации	27,1 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость
• в воде	реагирует
Классификация
Рег. номер CAS	16921-96-3
PubChem	85645
Рег. номер EINECS	240-981-4
SMILES	FI(F)(F)(F)(F)(F)F
InChI	InChI=1S/F7I/c1-8(2,3,4,5,6)7 XRURPHMPXJDCOO-UHFFFAOYSA-N
ChemSpider	21477354
Безопасность
Предельная концентрация	0,5 мг/м3
ЛД50	14,24 мг/кг (крысы, внутривенно)
Токсичность	Чрезвычайно ядовит, СДЯВ
Пиктограммы ECB
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Физические свойстваПравить

До сегодняшнего дня нет единого мнения о температурах фазового перехода соединения, поскольку его сложно очистить от примеси IOF₅, который занижает температуру плавления. По некоторым данным, температура плавления соединения находится в пределах 6,4 ± 0,1 °C. По другим данным, вещество возгоняется при 4,77 °C.

Свойство	Значение
Энтальпия образования (298 К, в газовой фазе)	−122,22 кДж/моль; по другим данным −229,80 кДж/моль или −961,5 кДж/моль;
Энтропия образования (300 К, в газовой фазе)	355,16 Дж/(моль·К); по другим данным 353,0 Дж/(моль·К)
Теплоёмкость при постоянном давлении (300 К, в газовой фазе)	137,09 Дж/(моль·К); по другим данным 135,6 Дж/(моль·К)

Кристаллизуется в двух модификациях, из которых выше −125 °C устойчивы кристаллы кубической сингонии, пространственная группа Im3m, параметры ячейки a = 0,628 нм, Z = 2.

СтроениеПравить

Пентагонально-бипирамидальное строение молекулы подтверждено спектроскопически при помощи ИК, КР и ЯМР-¹⁹F спектроскопии.

Методы полученияПравить

• Известен метод получения гептафторида взаимодействием иода с фторидами металлов, например, фторидом серебра. Такую реакцию впервые наблюдал Каммерер. Однако в таких условиях также получается пентафторид иода:

${\mathsf{I}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{14}\mathsf{A}\mathsf{g}\mathsf{F}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{2}\mathsf{I}{\mathsf{F}}_{\mathsf{7}}\mathsf{+}\mathsf{14}\mathsf{A}\mathsf{g}$${\mathsf {I_{2}+14AgF\rightarrow 2IF_{7}+14Ag}}$ 

• Также применяется метод получения из простых веществ. Для этого фтор пропускают над иодом в платиновом реакторе. Сначала образуется пентафторид иода, который при 270 °C реагирует с фтором и образует гептафторид.

${\mathsf{I}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{5}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{2}\mathsf{I}{\mathsf{F}}_{\mathsf{5}}$${\mathsf {I_{2}+5F_{2}\rightarrow 2IF_{5}}}$ 

$\mathsf{I}{\mathsf{F}}_{\mathsf{5}}\mathsf{+}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{I}{\mathsf{F}}_{\mathsf{7}}$${\mathsf {IF_{5}+F_{2}\rightarrow IF_{7}}}$ 

• Чаще всего применяют взаимодействие пентафторида иода с фтором, при этом проходят процессы, аналогичные второй стадии предыдущего метода.
• Продукт, полученный вышеописанными методами, обычно загрязнён примесью IOF₅ за счёт гидролиза IF₇ следами воды, содержащейся в иоде. Поэтому для получения чистого продукта можно применять метод взаимодействия фтора с тщательно обезвоженными иодидами (их легче осушить, чем элементный иод) при 150—300 °C. Например:

$\mathsf{P}\mathsf{d}{\mathsf{I}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{9}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{2}\mathsf{I}{\mathsf{F}}_{\mathsf{7}}\mathsf{+}\mathsf{P}\mathsf{d}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}$${\mathsf {PdI_{2}+9F_{2}\rightarrow 2IF_{7}+PdF_{4}}}$ 

Химические свойстваПравить

Химические свойства гептафторида иода во многом схожи со свойствами трифторида хлора. Химически чрезвычайно активен и агрессивен к большинству материалов. Сильный окислитель.

• Достаточно часто в начале реакции молекула гептафторида отщепляет 2 атома фтора, которые участвуют в дальнейшей реакции, а IF₅ выделяется с продуктами:

$\mathsf{2}\mathsf{B}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{I}{\mathsf{F}}_{\mathsf{7}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{2}\mathsf{B}{\mathsf{F}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{I}{\mathsf{F}}_{\mathsf{5}}$${\mathsf {2B+3IF_{7}\rightarrow 2BF_{3}+3IF_{5}}}$ 

• Углекислый газ сгорает в присутствии IF₇ с образованием элементного иода:

$\mathsf{7}\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{I}{\mathsf{F}}_{\mathsf{7}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{2}{\mathsf{I}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{7}\mathsf{C}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{7}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {7CO_{2}+4IF_{7}\rightarrow 2I_{2}+7CF_{4}+7O_{2}}}$ 

• Гидролизуется водой, при этом образуется ортоиодная кислота и фтороводород:

$\mathsf{I}{\mathsf{F}}_{\mathsf{7}}\mathsf{+}\mathsf{6}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\to <!--\; \to \; -->{\mathsf{H}}_{\mathsf{5}}\mathsf{I}{\mathsf{O}}_{\mathsf{6}}\mathsf{+}\mathsf{7}\mathsf{H}\mathsf{F}$${\mathsf {IF_{7}+6H_{2}O\rightarrow H_{5}IO_{6}+7HF}}$ 

• Реагирует с диоксидом кремния и стеклом с образованием оксопентафторида иода и тетрафторида кремния:

$\mathsf{2}\mathsf{I}{\mathsf{F}}_{\mathsf{7}}\mathsf{+}\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{I}\mathsf{O}{\mathsf{F}}_{\mathsf{5}}$${\mathsf {2IF_{7}+SiO_{2}\rightarrow SiF_{4}+2IOF_{5}}}$ 

• С некоторыми фторидами (AsF₅, SbF₅, BF₃) образует комплексные соединения, которые вполне устойчивы до температуры около 140 °C. Предположительно, структура таких соединений ионная: IF₆⁺·AsF₆⁻.

$\mathsf{I}{\mathsf{F}}_{\mathsf{7}}\mathsf{+}\mathsf{A}\mathsf{s}{\mathsf{F}}_{\mathsf{5}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{I}{\mathsf{F}}_{\mathsf{6}}\mathsf{[}\mathsf{A}\mathsf{s}{\mathsf{F}}_{\mathsf{6}}\mathsf{]}$${\mathsf {IF_{7}+AsF_{5}\rightarrow IF_{6}[AsF_{6}]}}$ 

• При нагревании до 200 °C медленно диссоциирует на низшие фториды иода и F₂.

• Органические соединения при контакте с гептафторидом иода воспламеняются или взрываются с образованием множества различных продуктов, которые обычно не полностью идентифицированы.

ПрименениеПравить

Нашёл некоторое применение в органическом синтезе.

ТоксикологияПравить

Гептафторид иода — едкое, весьма токсичное вещество, обладающее удушающим действием. Как и все производные иода со степенью окисления +7, является сильным окислителем. В высоких концентрациях фторид иода(VII) очень сильно раздражает кожу и слизистые оболочки.

ПДК в рабочей зоне — 0,5 мг/м³ (по фтору).

ЛитератураПравить

• Николаев Н. С., Сухоруков В. Ф., Шишков Ю. Д., Аленчикова И. Ф. Химия галоидных соединений фтора. — М.: Наука, 1968. — С. 344.
• Раков Э. Г. Галогенфториды // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: А — Дарзана. — С. 496. — 623 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-008-8.