인터할로겐

Interhalogen

할로겐 간 화합물은 두 개 이상의 서로 다른 할로겐 원자(플루오린, 염소, 브롬, 요오드 또는 아스타틴)를 포함하고 다른 그룹의 원소 원소를 포함하지 않는 분자다.

알려진 대부분의 할로겐 간 화합물은 이항이다(단 두 개의 구별되는 원소로만 구성된다). 그들의 공식은 일반적으로 XY인데n 여기서 n = 1, 3, 5, 7이고 X는 두 할로겐 중 덜 전기적인 것이다. 할로겐의 기묘한 용맹성 때문에 인터할로겐에서 n의 값은 항상 이상하다. 그들은 모두 가수분해되기 쉽고, 이온화 되어 다갈로겐 이온을 발생시킨다. 아스타틴으로 형성된 이들은 아스타틴이 강한 방사능으로 인해 반감기가 매우 짧다.

IFCl과
2 IFCl을
2 입수했다고 주장하는 책자도 몇 권은 있지만,[1] 3개 이상의 할로겐을 함유한 할로겐 화합물은 확실히 알려져 있지 않으며,[2][3][4][5] 이론적 연구에서는 시리즈 BrClF의
n 일부 화합물이 거의 안정적이지 않다는 것을 알 수 있는 것으로 보인다.[6]

할로겐 간 종류

이원자 간 할로겐

단염화 요오드

XY 형식의 중간 할로겐은 두 개의 상위 할로겐의 물리적 특성을 중간으로 가진다. 두 원자 사이의 공밸런트 결합은 약간의 이온적인 성격을 가지고 있는데, 덜 전기적인 할로겐, X가 산화되어 부분적인 양의 전하를 갖는다. 위에서 언급한 일반식을 가진 불소, 염소, 브롬, 요오드의 모든 조합이 알려져 있지만 모두 안정적인 것은 아니다. 아스타틴과 다른 할로겐의 어떤 조합은 알려져 있지 않으며, 알려진 것들은 매우 불안정하다.

Br2(l) + F2(g) → 2 BrF(g)

브롬 모노플루오라이드는 다음과 같이 분리된다.

3 BrF → Br2 + BrF3
염화 아스타틴
아스타틴브로마이드
아스타틴 요오드화
  • 요오드 모노플루오리드(IF)는 불안정하며 0°C에서 분해되어 원소 요오드 및 요오드 펜타플루오리드(Pentafluoride)로 불균형하게 된다.
  • 브롬모노클로로이드(BrCl)는 황갈색의 기체로 끓는점이 5℃이다.
  • 요오드 모노클로로이드(ICL)는 27.2°C에서 녹아서 질식하는 갈색의 액체를 형성하는 적색 투명 결정체로 존재한다(브로민에 생김새 및 무게와 유사함). HCl과 반응하여 강한 산성 HICl을2 형성한다. 요오드 모노클로로이드의 결정 구조는 뿌까기 모양의 지그재그 사슬로 이루어져 있으며, 사슬 사이의 강한 상호작용이 있다.
  • 아스타틴 모노클로라이드(AtCl)는 가스상 아스타틴과 염소를 직접 결합하거나 산성 염화용액에 아스타틴과 디크롬산 이온을 순차적으로 첨가하여 만든다.
  • 요오드 모노브로미드(IBR)는 원소들의 직접 조합으로 만들어 진홍색의 결정체를 형성한다. 42℃에서 녹고 116℃에서 끓어 부분적으로 분리된 증기를 형성한다.
  • 아스타틴 모노브로미드(AtBr)는 아스타틴과 브롬증기 또는 요오드 모노브로미드의 수용액 중 하나를 직접 조합하여 만든다.
  • AtI(Astatine monoiodide, AtI)는 아스타틴과 요오드를 직접 조합하여 만든다.

아스타틴 불소는 아직 발견되지 않았다. 이들의 부재는 유리 용기의 벽과 함께 초기에 형성된 불소가 비휘발성 제품을 형성하는 등 그러한 화합물의 극단적인 반응성에 기인한 것으로 추측된다.[a] 따라서 아스타틴 플루오르화물의 합성이 가능하다고 생각되지만, 이미 라돈 플루오르화물의 특성화에 사용된 바와 같이 액체 할로겐 플루오르화 용제가 필요할 수도 있다.[10][11]

또한 시아노겐 할로겐과 같이 유사할로겐을 포함하는 유사 분자가 존재한다.

테트라토믹 인터할로겐

삼불화염소
  • 3불화염소(ClF3)는 무색의 기체로 녹색 액체로 응축되어 하얀 고체로 얼게 된다. 니켈 튜브에 250 °C에서 불소 과다로 염소를 반응시켜 만든다. 불소보다 더 격렬하게 반응하며, 종종 폭발적으로 반응한다. 분자는 평면형이고 T자형이다. 그것은 6불화 우라늄 제조에 사용된다.
  • Bromine trifluoride (BrF3)는 전기를 전도하는 황록색 액체로서, 스스로 이온화하여 [BrF2]+와 [BrF4]−를 형성한다. 그것은 많은 금속과 금속 산화물과 반응하여 유사한 이온화 실체를 형성한다. 다른 어떤 물질들과 함께 그것은 금속 불소화물과 자유 브롬과 산소를 형성한다. 유기화학에서 불소화제로 쓰인다. 그것은 3불화염소와 같은 분자 모양을 가지고 있다.
  • IF(Iodo3 trifluoride)는 -28°C 이상에서 분해되는 황색 고체다. 원소로부터 합성할 수 있지만 IF의5 형성을 피하기 위해 주의를 기울여야 한다. F는22 CClF의3 -45°C에서 I을3 공격하여 항복시킨다. 또는 저온에서 불소 반응
I2 + 3 XeF2 → 2 IF3 + 3 Xe
사용할 수 있다. 요오드 트리플루오르화물은 매우 불안정하기 때문에 잘 알려져 있지 않다.
  • 요오드 트리클로라이드(ICL3)는 갈색 액체에 압력을 가하면 녹는 레몬 황색 결정체를 형성한다. 저온의 원소나 오산화 요오드와 염화수소로부터 만들 수 있다. 많은 금속염소화물과 반응하여 테트라클로로오디데스(ICL−
    4    )를 형성하고, 물속에서는 가수분해물을 형성한다.     이 분자는 평면 조광기(ICL3)로,2 각각의 요오드 원자가 네 개의 염소 원자로 둘러싸여 있다.
  • 요오드 트리브로미드(IBR3)는 짙은 갈색의 액체다.

육원자 간 할로겐

브롬 펜타플루오리드

모든 안정된 육원자와 팔원자 간 할로겐은 5개 또는 7개의 불소 원자와 결합된 더 무거운 할로겐을 포함한다. 다른 할로겐과는 달리 불소 원자는 전기성이 높고 크기가 작아 안정화가 가능하다.

옥타토믹 인터할로겐

요오드 헵타플루오리드

알려진 상호 할로겐 요약

F
F2
CL
CLF, CLF3, CLF5
CL2
BR
BRF, BRF3, BRF5
BrCl
BR2
I
IF, IF3, IF, IF, IF5, IF7
ICl, (ICL3)2
IBr, IBr3
I2
에서
없는
앳클
앳브르
ATI
앳2(?)
F CL BR I 에서

특성.

일반적으로 할로겐 간 결합은 이원자 할로겐 결합보다 반응성이 더 높다. F를2 제외하고 할로겐 간 결합은 이원자 할로겐 결합보다 약하기 때문이다. 할로겐이 물에 노출되면 할로겐은 할로겐화물과 옥시할라이드 이온으로 전환된다. BRF를5 사용하면 이러한 반응은 폭발적일 수 있다. 이산화규소나 금속 산화물 중 하나에 할로겐이 노출되면 실리콘이나 금속은 각각 할로겐의 종류 중 하나와 결합하여 자유 이원자 할로겐과 이원자 산소를 남긴다. 대부분의 인터할로겐은 할로겐 플루오르화물이며, 나머지 3개(IBR, AtBr, AtI)를 제외한 모든 것이 할로겐 염소화물이다. 염소와 브롬은 각각 다섯 개의 불소 원자에 결합할 수 있고, 요오드는 일곱 개에 결합할 수 있다. AX와 AX3 간 할로겐은 전기적 중요도가 상대적으로 서로 가까운 두 할로겐 사이에 형성될 수 있다. 중간 할로겐이 금속들에 노출되면, 그것들은 성분 할로겐의 금속 할로겐을 형성하기 위해 반응한다. 할로겐의 산화력은 할로겐의 중심 원자에 부착되는 할로겐의 수와 더불어 화합물의 중심 원자의 크기가 감소함에 따라 증가한다. 불소를 함유한 인터할로겐은 무거운 할로겐을 함유한 인터할로겐보다 휘발성이 더 높다.[1]

중심 원자에 연결된 1개 또는 3개의 할로겐이 있는 인터할로겐은 전기성이 멀리 떨어져 있지 않은 두 원소에 의해 형성된다. 중앙 원자에 5개 또는 7개의 할로겐이 접합된 인터할로겐은 크기가 매우 다른 두 원소에 의해 형성된다. 큰 중앙 할로겐에 결합할 수 있는 더 작은 할로겐의 수는 더 작은 할로겐의 원자 반경에 대한 더 큰 할로겐의 원자 반경의 비율에 의해 유도된다. IF와7 같은 많은 인터할로겐은 백금 그룹의 금속을 제외한 모든 금속과 반응한다. IF는7 XY5 시리즈의 할로겐 간과는 달리 알칼리 금속의 불소와 반응하지 않는다.[1]

ClF는3 XY3 간 할로겐 중 가장 반응적이다. ICL은3 반응성이 가장 낮다. BRF는3 원자가 4개인 할로겐 중 열 안정성이 가장 높다. ICL이3 가장 낮다. 3불화염소는 비등점이 -12 °C이다. 브로민 3불화합물은 끓는점이 127 °C로 상온에서 액체다. 요오드 트리클로라이드는 101°C에서 녹는다.[1]

대부분의 할로겐 간은 공동가스로 되어 있다. 특히 브롬을 함유한 일부 인터할로겐은 액체로, 요오드를 함유한 인터할로겐은 대부분 고체다. 가벼운 할로겐으로 구성된 인터할로겐은 대부분 무색이지만, 무거운 할로겐을 함유한 인터할로겐은 분자량이 높아 색이 더 깊다. 이 점에서, 할로겐은 할로겐과 비슷하다. 할로겐 간에서 두 할로겐의 전기적 중요도 차이가 클수록 할로겐 간 비등점이 높아진다. 모든 할로겐은 직설적이다. XY 시리즈에서 할로겐 간 결합 길이는 성분 할로겐의 크기에 따라 증가한다. 예를 들어, ClF는 1.628 å의 채권 길이를 가지며, IBr은 2.47 å의 채권 길이를 가진다.[1]

생산

ClF와 같은 작은 사이 할로겐을 F와2 같은 순수한 이원자 할로겐에 노출시킴으로써 ClF와3 같은 보다 큰 사이 할로겐을 생산할 수 있다. 이 생산 방법은 특히 할로겐 불소를 생성하는 데 유용하다. 250~300℃의 온도에서 이러한 유형의 생산방법은 더 큰 인터할로겐을 더 작은 것으로 변환할 수도 있다. 다양한 조건에서 순수 할로겐 2개를 결합해 인터할로겐을 생산하는 것도 가능하다. 이 방법은 IF에7 대한 모든 할로겐 간 저장을 생성할 수 있다.[1]

ClF와 같은 소규모 인터할로겐은 순수한 할로겐과의 직접적인 반응에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, F는2 2502 °C에서 Cl과 반응하여 ClF의 두 분자를 형성한다. Br은2 같은 방법으로 60 °C에서 이원자 불소와 반응한다. 나는2 단 35 °C에서 이원자 불소와 반응한다. ClF와 BrF는 둘 다 ClF나3 BrF와3 같은 더 큰 할로겐과 주기율표에서 더 낮은 원소의 이원자 분자의 반응에 의해 생성될 수 있다. 6원자 간 할로겐 중 IF는5 BrF5(40.5°C)보다 비등점(97°C)이 높지만 두 화합물은 모두 실온의 액체다. 인터할로겐 IF는7 요오드화 팔라듐을 플루오린과 반응시켜 형성할 수 있다.[1]

적용들

BrF3, IF5, ICl과 같은 일부 인터할로겐은 좋은 할로겐화제다. BRF는5 너무 반응적이어서 불소를 발생시킬 수 없다. 그 외에도, 요오드 모노클로로이드에는 지방과 기름의 포화도를 측정하는 것을 돕는 것을 포함하여, 그리고 일부 반응의 촉매로서 여러 가지 용도가 있다. IF를7 포함한 다수의 인터할로겐이 폴리할리드를 형성하는데 사용된다.[1]

기타 관련 화합물

할로겐 아지드(FN3, ClN3, BrN3, IN3)와 시아노겐 할로겐 할로겐(FCN, ClCN, BrCN, ICN) 등 다양한 유사 화합물이 존재한다.

참고 항목

메모들

  1. ^ 처음에 3불화염소를 사용하여 아스타틴을 불소화하려고 시도했을 때 제품이 형성되어 유리에 붙었다. 염소 모노플루오린드, 염소, 테트라플루오로실레인이 형성되었다. 저자들은 휘발성 플루오르화물의 형성을 예상했다고 인정하면서 그 효과를 "퍼즐링"이라고 불렀다.[7] 10년 후, 이 화합물은 다른 할로겐과 어울리지 않지만 라돈 이플루오라이드와 유사한 비휘발성으로 예측되었다.[8] 이 때, 후자는 이온성으로 나타났다.[9]

참조

  1. ^ a b c d e f g h Saxena, P. B. (2007). Chemistry Of Interhalogen Compounds. ISBN 9788183562430. Retrieved February 27, 2013.
  2. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 824. ISBN 978-0-08-037941-8.
  3. ^ Meyers, Robert A., ed. (2001). Encyclopedia of Physical Science and Technology: Inorganic Chemistry (3rd ed.). Academic Press. ISBN 978-0-12-227410-7. A few ternary compounds, such as IFCl
    2     and IF
    2    Cl    , are also known [no source given].
  4. ^ Murthy, C. Parameshwara (2008). University Chemistry. Vol. 1. New Age International. p. 675. ISBN 978-8122407426. The only two interhalogen compounds are IFCl
    2     and IF
    2    Cl     [no source given].
  5. ^ Sahoo, Balaram; Nayak, Nimai Charan; Samantaray, Asutosh; Pujapanda, Prafulla Kumar (2012). Inorganic Chemistry. PHI Learning. ISBN 978-8120343085. Only a few ternary interhalogen compounds such as IFCl
    2     and IF
    2    Cl     have been prepared [no source given].
  6. ^ Ignatyev, Igor S.; Schaefer, Henry F., III (1999). "Bromine Halides: The Neutral Molecules BrClF
    n     (n = 1–5) and Their Anions — Structures, Energetics, and Electron Affinities". Journal of the American Chemical Society. 121 (29): 6904–6910. doi:10.1021/ja990144h.
  7. ^ Appelman, E. H.; Sloth, E. N.; Studier, M. H. (1966). "Observation of astatine compounds by time-of-flight mass spectrometry". Inorganic Chemistry. 5 (5): 766–769. doi:10.1021/ic50039a016.
  8. ^ Pitzer, K. S. (1975). "Fluorides of radon and element 118". Journal of the Chemical Society, Chemical Communications. 5 (18): 760b–761. doi:10.1039/C3975000760B.
  9. ^ Bartlett, N.; Sladky, F. O. (1973). "The chemistry of krypton, xenon and radon". In Bailar, J. C.; Emeléus, H. J.; Nyholm, R.; et al. (eds.). Comprehensive Inorganic Chemistry. Vol. 1. Pergamon. pp. 213–330. ISBN 0-08-017275-X.
  10. ^ 주커만 & 하겐 1989년, 페이지 31.
  11. ^ Kugler & Keller 1985, 페이지 112, 192–193.

참고 문헌 목록

외부 링크