مركب ثنائي فلوريد الزينون XeF2

في الكيمياء إن مركب ثنائي فلوريد الزينون وفي الإنجليزية: (Xenon Difluoride) عبارة عن مركب غير عضوي، يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (XeF2)، تم اكتشافه في عام 1962 ميلادي، وهو عامل مفلور قوي، ويستخدم لأكسدة وفلورة العنصر غير المتجانس في مركب عضوي معدني.

ثنائي فلوريد الزينون

• ثنائي فلوريد الزينون هو مركب كيميائي غير عضوي يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (XeF2)، له كثافة مقدارها 4.32 جم لكل سم مكعب، ووزن جزيئي مقداره 169.29 جم لكل مول، ونقطة الغليان 155 درجة مئوية، أما نقطة الانصهار 128.6 درجة مئوية.

• لقد تم اعتبار ثنائي فلوريد الزينون كبديل مناسب محتمل للفلور العنصري خاصة، بالإضافة إلى تفاعلات الرابطة المزدوجة، وحالة أكسدة الزينون فيه هي +2، وثنائي فلوريد الزينون عبارة عن مادة كيميائية خطرة تتفاعل مع رطوبة الماء من أجل تكوين حمض الهيدروفلوريك.

تحضير ثنائي فلوريد الزينون

• يتم تحضير ثنائي فلوريد الزينون عندما يتم تسخين خليط من الزينون والفلور بنسبة 2: 1 عند 400 درجة مئوية في وعاء النيكل مغلق، كما ويتفاعل ثنائي فلوريد ثنائي الأكسجين مع الزينون عند حوالي 118 درجة مئوية لإعطاء ثنائي فلوريد الزينون أيضا، وذلك تبعا للمعادلات الكيميائية التالية على التوالي:

Xe + F2 → XeF2

Xe + O2F2 → XeF2 + O2

• يتميز هيكل ثنائي فلوريد الزينون بروابط تساهمية بين ذرة زينون واثنين من ذرات الفلور، تحتوي ذرة الزينون أيضًا على 3 أزواج وحيدة من الإلكترونات.

استخدامات ثنائي فلوريد الزينون وتطبيقاته

• يتم استخدام ثنائي فلوريد الزينون من أجل أكسدة وفلورة العنصر غير المتجانس في مركب عضوي معدني، ولكنه لا يهاجم مجموعات الألكيل أو الأريل، كما ويستخدم كوسيلة مريحة للغاية لاكتشاف وتحديد كميات صغيرة جدًا من اليود واليوديد على أساس أكسدة اليود للدورات.

• يستخدم ثنائي فلوريد الزينون لقتل البكتيريا، وأشعة الليزر القوية والمتتبعة كمطهر، يفضل تشغيل المركبات الفضائية في الفضاء السحيق كوقود للمحركات الأيونية، كما وأن هناك تطبيقات نموذجية، حيث أن ثنائي فلوريد الزينون هو عامل مؤكسد ومفلور قوي وأحد أكثر مركبات الزينون ثباتًا.

• مع مستقبلات أيونات الفلوريد فإنه يشكل أنواع (+XeF) و (Xe2F +3) التي تعتبر أكثر الفلورين قوة، ويستخدم ثنائي فلوريد الزينون أيضًا كمخادع غازي للسيليكون لا سيما في إنتاج الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS)، ثنائي فلوريد الزينون المعدني له استخدام محتمل في المستقبل كفئة جديدة من الوقود الصلب.

• ويتم ذلك من خلال آلية الحفر على النحو التالي: أولاً يمتص ثنائي فلوريد الزينون وينفصل عن الزينون (Xe) والفلور (F) على سطح السيليكون، علما أن الفلور هو المؤثر الأساسي في عملية النقش بالسيليكون، التفاعل الكيميائي الذي يصف السيليكون مع ثنائي فلوريد الزينون هو:

2XeF2 + Si → 2Xe + SiF4

• يتميز مركب ثنائي فلوريد الزينون بمعدل حفر عالي نوعا ما ولا يتطلب قصفًا أيونيًا أو حتى مصادر طاقة خارجية من أجل حفر السيليكون.

• كما ويستخدم ثنائي فلوريد الزينون كمخادع للسيليكون، يمتلك مظهر أبيض صلب ورائحة كريهة، وهو غير قابل للذوبان في الماء، ويتميز بمعدل حفر مرتفع نسبيًا ولا يتطلب قصفًا أيونيًا أو مصادر طاقة خارجية من أجل حفر السيليكون.

وصف عام لثنائي فلوريد الزينون

• ثنائي فلوريد الزينون هو عامل فلور قوي له الصيغة الكيميائية (XeF2)، وهو أحد أكثر مركبات الزينون ثباتًا، مثل معظم الفلوريدات غير العضوية التساهمية فهو حساس للرطوبة، ويتحلل عند ملامسته للضوء أو بخار الماء، وثنائي فلوريد الزينون مادة صلبة بلورية بيضاء كثيفة، لها رائحة مقززة ولكن ضغط بخار منخفض، ولها خاصية قوية مزدوجة الأشعة تحت الحمراء عند 550 سم -1 و 556 سم -1.

• يستمر التوليف بواسطة الصيغة البسيطة (Xe + F2 → XeF2)، ويتطلب التفاعل حرارة أو تشعيعًا أو تفريغًا كهربائيًا، الناتج غازي، ولكن يمكن تكثيفه عند -30 درجة مئوية، ويتم تنقيته عن طريق التقطير التجزيئي أو التكثيف الانتقائي باستخدام خط تفريغ، ولقد تم الإبلاغ عن تركيب (XeF2) لأول مرة من قبل (Weeks و Cherwick و Matheson) من مختبر (Argonne) الوطني في عام 1962 ميلادي.

• كما تم استخدام نظامًا من النيكل بالكامل مع نوافذ من الياقوت، تتفاعل غازات الأجزاء المتساوية (Xe و F2) عند ضغط منخفض عند التشعيع بمصدر فوق بنفسجي لإعطاء (XeF2)، ذكر ويليامسون أن التفاعل يعمل بشكل جيد بنفس القدر عند الضغط الجوي في لمبة زجاج بيركس جافة باستعمال ضوء الشمس كمصدر، ولوحظ أن التوليف يعمل حتى في الأيام الملبدة بالغيوم، في التوليفات السابقة تمت تنقية متفاعل (F2 لإزالة H2)، ووجد أنه إذا تم تخطي هذه الخطوة فإن معدل التفاعل يستمر فعليًا بمعدل 4 أضعاف المعدل الأصلي.

• اعتبارات السلامة: الاحتياطات المعتادة المرتبطة باستخدام (F2) مطلوبة: خالي من الشحوم، ويفضل أن يكون نظامًا معدنيًا مخمدًا بالفلور أو ملابس زجاجية جافة جدًا، يجب استبعاد الهواء لمنع تكوين ثلاثي أكسيد الزينون، وهو مادة متفجرة (هذا صحيح فقط إذا كانت عينة (XeF2) تحتوي على (XeF4) الذي يتحلل إلى ثلاثي أكسيد الزينون).

كيمياء التنسيق لثنائي فلوريد الزينون

• يمكن أن يكون ثنائي فلوريد زينون بمثابة رابط في مجمعات التنسيق عندما يكون مصحوبًا بـ (AsF6)، أحد الأمثلة على ذلك هو التفاعل في محلول (HF):

Mg(AsF₆)₂ + 4 XeF₂ → [Mg(XeF₂)₄](AsF₆)₂

• يظهر التحليل البلوري أن المغنيسيوم متناسق مع 6 ذرات فلور، تُنسب أربعة من الفلورينات إلى أربعة روابط ثنائية فلوريد الزينون بينما الاثنان الآخران عبارة عن زوج من روابط (AsF6-CIS) رد فعل مماثل:

Mg(AsF₆)₂ + 2 XeF₂ → [Mg(XeF₂)₂](AsF₆)₂

• في التركيب البلوري لهذا الناتج، يكون المغنيسيوم منسقًا ثماني السطوح وتكون روابط (XeF2) محورية بينما تكون روابط (AsF6) استوائية، وتمت ملاحظة العديد من ردود الفعل من هذا النوع ([M^x(XeF₂)_n](AF₆)) حيث أن (x) يمكن أن تكون (M Ca أو Sr أو Ba أو Pb أو Ag أو La أو Nd) و A يمكن أن تكون (As أو Sb أو P).

• لقد تم تصنيع مركب مؤخرًا حيث يتم تنسيق المعدن فقط بواسطة فلورين (XeF2):

2Ca (AsF₆ )₂ + 9 XeF₂ → Ca₂(XeF₂)₉(AsF₆)₄

• يتطلب التفاعل هذا فائضًا كبيرًا من ثنائي فلوريد الزينون، وإن بنية الملح هي أن نصف أيونات الكالسيوم يتم تنسيقه، بواسطة الفلور من ثنائي فلوريد الزينون بينما يحمل مجال التنسيق لأيون أيون الكالسيوم الآخر كلا من روابط (XeF2 و AsF6).

تفاعلات ثنائي فلوريد الزينون

• الفلورة المؤكسدة: ومثال على الفلورة المؤكسدة غير العضوية:

Ph3TeF + XeF2 → Ph3TeF3 + Xe

• الفلورة المختزلة: أمثلة على الفلورة المختزلة هي:

2CrO2F2 + XeF2 → 2CrOF3 + Xe + O2

• نزع الكربوكسيل: ثنائي فلوريد الزينون سوف ينزع الكربوكسيل من الأحماض الكربوكسيلية المؤكسدة إلى الفلوروكانات المقابلة:

RCO2H + XeF2 → RF + CO2 + Xe + HF