Fluoruro de oxígeno
fluoruros de oxígeno son compuestos de los elementos oxígeno y flúor con la fórmula general OnF2, donde n = 1 a 6. Se conocen muchos fluoruros de oxígeno diferentes. :
- Oxygen monofluoride (OF)
- Difluoruro de oxígenoOF2)
- Difluoruro de dioxigenoO2F2)
- Difluoruro de trioxigeno o difluoruro de ozono (O3F2)
- Difluoruro de tetraoxigenoO4F2)
- Difluoruro de penetoxigeno (en inglés)O5F2)
- Difluoruro de hexaoxigenoO6F2)
- Dioxygen monofluoride o fluoroperoxyl (O2F)
Los fluoruros de oxígeno son agentes oxidantes fuertes con alta energía y pueden liberar su energía de forma instantánea o a un ritmo controlado. Por tanto, estos compuestos atrajeron mucha atención como combustibles potenciales en sistemas de propulsión a reacción.
Síntesis, propiedades y reacciones
Difluoruro de oxígeno (OF2)
Un método preparativo común implica la fluoración del hidróxido de sodio:
- 2 F2 + 2 NaOH → OF2 + 2 NaF + H2O
de 2 es un gas incoloro a temperatura ambiente y un líquido amarillo por debajo de 128 K. oxígeno El difluoruro tiene un olor irritante y es venenoso. Reacciona cuantitativamente con haloácidos acuosos para dar halógenos libres:
- OF2 + 4 HCl → 2 Cl2 + 2 HF + 2 H2O
También puede desplazar los halógenos de sus sales. Es a la vez un agente fluorante eficaz y un agente oxidante fuerte. Cuando reacciona con fluoruros de nitrógeno insaturados con descarga eléctrica, da como resultado la formación de trifluoruro de nitrógeno, fluoruros de óxido y otros óxidos.
Difluoruro de dioxígeno (O2F2)
O2F2 precipita como un sólido marrón tras la irradiación UV de una mezcla de líquido O2 y F2 a −196 °C. También parece ser estable sólo por debajo de -160 °C. El método general de preparación de muchos fluoruros de oxígeno es una descarga eléctrica en fase gaseosa en contenedores fríos que incluyen O2F2.
- O2 + F2 → O2F2 (Secreción eléctrica, 183 °C)
Es típicamente un sólido amarillo naranja que se descompone rápidamente O2 y F2 cerca de su punto de ebullición normal de aproximadamente 216 K.
O2F2 reacciona violentamente con fósforo rojo, incluso a −196 °C. También pueden ocurrir explosiones si Freon-13 se utiliza para moderar la reacción.
Difluoruro de trioxígeno o difluoruro de ozono (O3F2)
O3F2 es un líquido viscoso de color rojo sangre. Permanece líquido a 90 K y por eso se puede diferenciar de O2F2 que tiene un punto de fusión de aproximadamente 109 K.
Al igual que los otros fluoruros de oxígeno, O3F2 es endotérmico y se descompone a unos 115 K con desprendimiento de calor, que viene dado por la siguiente reacción:
- 2 O3F2 → O2 + 2 O2F2
O3F2 es más seguro trabajar con ozono que el ozono y puede evaporarse, descomponerse térmicamente o exponerse a chispas eléctricas, sin ninguna explosión. Pero al entrar en contacto con materia orgánica o compuestos oxidables, puede detonar o explotar. Por lo tanto, la adición de incluso una gota de difluoruro de ozono al amoníaco anhidro sólido dará como resultado una explosión leve, cuando ambos están a 90 K cada uno.
Fluoroperoxilo
Fluoroperoxilo es una molécula como O–O–F, cuya fórmula química es O2F y es estable sólo a baja temperatura. Se ha informado que se produce a partir de flúor atómico y dioxígeno.
- O2 + F → O2F
Preparación general de difluoruros de polioxigeno
| Ecuación de reacción | O2:F2 por volumen | Corriente | Temperatura de baño (°C) |
|---|---|---|---|
| O2 + F2 ⇌ O2F2 | 1:1 | 10 a 50 mA | -196° |
| 3 O2 + 2 F2 2 O3F2 | 3:2 | 25 a 30 mA | -196° |
| 2 O2 + F2 ⇌ O4F2 | 2:1 | 4 – 5 mA | -205° |
Efectos sobre el ozono
En la atmósfera se encuentran radicales que contienen oxígeno y flúor como O2F y OF. Estos, junto con otros radicales halógenos, han sido implicados en la destrucción del ozono en la atmósfera. Sin embargo, se supone que los radicales monofluoruro de oxígeno no desempeñan un papel tan importante en el agotamiento de la capa de ozono porque se cree que los átomos de flúor libres en la atmósfera reaccionan con el metano para producir ácido fluorhídrico que precipita con la lluvia. Esto disminuye la disponibilidad de átomos de flúor libres para que los átomos de oxígeno reaccionen y destruyan las moléculas de ozono.
- O3 + F → O2 + OF
- O + OF → O2 + F
Reacción neta:
- O3 + O → 2 O2
Propulsor hipergólico
A pesar de la baja solubilidad de O3F2 en oxígeno líquido, se ha demostrado que es hipergólico con la mayoría de los combustibles propulsores de cohetes. El mecanismo implica hervir el oxígeno de la solución que contiene O3F2, haciéndolo más reactivo al tener una reacción espontánea con el combustible del cohete. El grado de reactividad también depende del tipo de combustible utilizado.
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