Μονοφθοριούχο χλώριο

Το (μονο)φθοριούχο χλώριο (αγγλικά chlorine (mono)fluoride) είναι ανόργανη διατομική ομοιοπολική χημική ένωση με μοριακό τύπο ClF. Ανήκει στις «διαλογονιακές ενώσεις», δηλαδή στις χημικές ενώσεις μεταξύ αλογόνων.Το χημικά καθαρό μονοφθοριούχο χλώριο, στις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος, δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, είναι άχρωμο αέριο και είναι σταθερό, ακόμη και σε (σχετικά) υψηλές θερμοκρασίες. Όταν ψυχθεί στους −100 °C, το μονοφθοριούχο χλώριο συμπυκνώνεται, σχηματίζοντας ανοιχτοκίτρινο υγρό. Πολλές από τις ιδιότητές του βρίσκονται ενδιάμεσα από τις αντίστοιχες των μητρικών αλογόνων που το σχηματίζουν, δηλαδή το χλώριο (Cl₂) και το φθόριο (F₂). Όπως οι περισσότερες από τις διαλογονούχες ενώσεις, καθώς και όπως όλα τα φθοροχλωρίδια, είναι εξαιρετικά δραστικό.

Δομή

Η μοριακή δομή του μονοφθοριούχου χλωρίου, όπως σε όλες τις διατομικές ουσίες, είναι αναγκαστικά γραμμική. Σημειώνεται ότι στην ένωση αυτή το χλώριο βρίσκεται στην ασυνήθιστη γι' αυτό +1 βαθμίδα οξείδωσης, αφού το φθόριο είναι ηλεκτραρνητικότερό του.

Δεσμοί
Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός	Ισχύς δεσμού
F-Cl	σ	2p-3p	162,81 pm	16% Cl+ F-	251 kJ/mol
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο
F	-0,16
Cl	+0,16

Ιστορία

Ανακαλύφθηκε το 1928 από τον Όττο Ρουφ (Otto Ruff).

Παραγωγή

Το μονοφθοριούχο χλώριο μπορεί να παραχθεί με θέρμανση στους 250 °C μείγματος χλωρίου και φθορίου, παρουσία χάλκινου σπιράλ:

$\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\underset{Cu}{\overset{250^{o}C}{\to }}\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{F}$

Επίσης είναι πιθανό να παραχθεί μονοφθοριούχο χλώριο με αντίδραση ανάμεσα σε τριφθοριούχο χλώριο (ClF₃) και χλώριο:

$\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{F}}_{\mathrm{3}}\stackrel{}{\to }\mathrm{3}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{F}$

Ιδιότητες και εφαρμογές

Το μονοφθοριούχο χλώριο είναι άχρωμο στην αέρια και στη στερεά φάση, αλλά ανοικτοκίτρινο στην υγρή. Με το νερό, με τα περισσότερα μέταλλα, με πολλά αμέταλλα και με πολλές οργανικές ενώσεις αντιδρά με δριμύτητα και λάμψη φωτιάς.

Επίσης, αντιδρά με το γυαλί, με το οποίο σχηματίζει τετραφθοριούχο πυρίτιο (SiF₄) και εκρηκτικά οξείδια του χλωρίου (γενικού τύπου Cl_xO_y).

Το μονοφθοριούχο χλώριο είναι ευέλικτο και μέτριο φθοριωτικό μέσο, που μετατρέπει μέταλλα και αμέταλλα στις αντίστοιχες φθοριούχες ενώσεις, εκλύοντας (συνήθως) παράλληλα στοιχειακό χλώριο (Cl₂) ως παραπροϊόν. Για παράδειγμα, μετατρέπει το βολφράμιο σε εξαφθοριούχο βολφράμιο (WF₆) και το σελήνιο σε τετραφθοριούχο σελήνιο (SeF₄). Μερικά παραδείγματα αντιδράσεων του μονοφθοριούχου χλωρίου είναι οι ακόλουθες:

$\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{F}\stackrel{}{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{H}\mathrm{F}$

${\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{F}\stackrel{}{\to }\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{F}$

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{F}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{F}$

$\mathrm{B}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{6}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{F}\stackrel{}{\to }\mathrm{2}\mathrm{B}\mathrm{r}{\mathrm{F}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{F}\stackrel{}{\to }\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{F}\stackrel{}{\to }\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{W}\mathrm{+}\mathrm{6}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{F}\stackrel{}{\to }\mathrm{W}{\mathrm{F}}_{\mathrm{6}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}$
$\mathrm{S}\mathrm{e}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{F}\stackrel{}{\to }\mathrm{S}\mathrm{e}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{F}\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{F}\stackrel{}{\to }\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{n}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{n}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{F}\stackrel{}{\to }\mathrm{(}\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{F}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{n}}$

$\mathrm{U}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{F}\stackrel{}{\to }{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{U}{\mathrm{F}}_{\mathrm{6}}$

Το μονοφθοριούχο χλώριο μπορεί επίσης να σχηματίσει φθοροχλωριούχες ενώσεις με αντιδράσεις προσθήκης σε πολλαπλούς δεσμούς ή και μέσω οξείδωσης. Για παράδειγμα, μπορεί να δώσει αντίδραση προσθήκης στον τριπλό δεσμό του μονοξειδίου του άνθρακα, σχηματίζοντας φθοροχλωροκαρβονύλιο (ClCOF):

$\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{F}\stackrel{}{\to }$