Фторид брома(I) (Smkjn; Qjkbg(I))

Фторид брома(I)
Фторид брома(I)
Общие
Систематическое; наименование	Фторид брома(I)
Традиционные названия	Монофторид брома, фтористый бром
Хим. формула	BrF
Рац. формула	BrF
Физические свойства
Молярная масса	98,90 г/моль
Плотность	4,403 г/л
Термические свойства
	Температура
• плавления	−33 °C
• кипения	+20 °C
Мол. теплоёмк.	33 Дж/(моль·К)
	Энтальпия
• образования	−42,4 кДж/моль
Химические свойства
	Растворимость
• в воде	реаг.
Структура
Дипольный момент	1,29 Д
Классификация
Рег. номер CAS	13863-59-7
PubChem	139632
SMILES	FBr
InChI	InChI=1S/BrF/c1-2 MZJUGRUTVANEDW-UHFFFAOYSA-N
ChemSpider	20474212
	Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
	Медиафайлы на Викискладе

Фтори́д бро́ма(I) (монофторид брома, фтористый бром), BrF — соединение брома с фтором, представляющее собой при комнатной температуре легкокипящую жидкость золотисто-красного цвета, с сильным раздражающим запахом. В больших дозах ядовит.

История открытия

В 1931 году немецкие учёные Руфф и Менцель изучали продукты взаимодействия пентафторида брома с бромом. В результате исследования в смеси было обнаружено соединение, которое более активно действовало на кварц и давление пара которого было выше значения, соответствующего предполагаемым соединениям (Br₂, BrF₃, BrF₅). Поэтому учёные предположили наличие в смеси еще одного компонента — монофторида брома. В 1933 году Руфф и Брайд не смогли выделить в чистом виде искомое соединение, однако они доказали, что в этой молекуле на 1 атом брома приходится 1 атом фтора.

Физические свойства

Дипольный момент — 1,29 Дб.

Сродство к электрону оценивается в 2,64 эВ^[1].

Термодинамические свойства

Свойство	Значение
Стандартная энтальпия образования (газ, 298 К)	−42,4 кДж/моль
Энтропия образования (газ, 298 К)	228,9 Дж/(моль·К)
Теплоёмкость (в газовой фазе)	33 Дж/(моль·К)^[2]

В ИК-спектре наблюдаются 2 полосы: слабая при 1326 см⁻¹ и средней интенсивности при 669 см⁻¹^[3].

Химические свойства

Нестабильное соединение, достаточно быстро диспропорционирует на бром и пентафторид брома:

{\mathsf {5BrF\rightarrow 2Br_{2}+BrF_{5}}}

Реагирует с разбавленной горячей щёлочью:

{\ce {3BrF + 6NaOH -> 3NaF + 2NaBr + NaBrO3 +3H2O}}

Реагирует с холодной разбавленной щёлочью:

{\ce {BrF + 2NaOH -> NaF + NaBrO + H2O}}

Химически очень активное соединение. Вступает в реакцию даже с золотом и кварцем.

Для стабилизации и хранения переводят в более устойчивое двойное соединение с пиридином.

Произведён расчёт геометрии молекулы гидрофторида монофторида брома (BrF·HF или HBrF₂) и показано, что такое соединение в случае его успешного синтеза будет иметь необычное строение вида Br-F-H-F^[4].

Получение

Как и большинство интергалогенидов, монофторид брома можно получить напрямую из простых веществ, взятых в эквимольном соотношении:

{\mathsf {Br_{2}+F_{2}\rightarrow 2BrF}}

Однако наряду с монофторидом образуются также трифторид и пентафторид брома. Для выделения чистого монофторида брома используются ловушки, охлаждённые до −20 °C, −50 °C и −120 °C для отделения BrF₃, BrF₅ и BrF соответственно. Прибор для синтеза должен быть сделан из меди, так как с многими другими материалами реагенты вступают во взаимодействие, а некоторые, например платина, катализируют реакцию разложения монофторида брома. Выход монофторида брома составляет около 40 % от теоретического.

С помощью инфракрасной спектроскопии было показано, что образование монофторида брома возможно из трифторида брома за счёт диспропорционирования^[3]:

{\mathsf {2BrF_{3}\rightarrow BrF+BrF_{5}}}

Применение

Так как монофторид брома не удаётся выделить в чистом виде за счёт частичного разложения, вместо него во многих случаях используется смесь брома и трифторида брома для генерации монофторида in situ.
Возможно применение в качестве фторирующего агента, однако для таких целей гораздо больше пригодны другие соединения.
Для фторбромирования замещённых алканов:

{\mathsf {CF_{2}{\text{=}}CH_{2}+BrF\rightarrow CF_{3}{\text{-}}CH_{2}Br}}

Интересной является перспектива применения BrF в качестве компонента для получения лазерного излучения^[5].

См. также

Литература

Николаев Н. С., Суховерхов В. Ф., Шишков Ю. Д., Аленчикова И. Ф. Химия галоидных соединений фтора. М.: Наука, 1968.
Фиалков Я. А. Межгалоидные соединения. К.: Изд-во АН УССР, 1958.

Ссылки

Монофторид брома на сайте Национального института стандартов и технологий, США

Примечания

↑ Chaeho P., Yaoming X., Timothy J. Electron Affinities of the Bromine Fluorides, BrF_n (n = 1−7) (англ.) // J. Am. Chem. Soc. — 1998. — Vol. 120, iss. 43. — P. 11115—11121. — doi:10.1021/ja981131r.
↑ Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. Л.: Химия, 1977.
↑ ¹ ² Lawrence Stein. Infrared Studies of the Bromine Fluorides (англ.) // J. Am. Chem. Soc. — 1959. — Vol. 81, iss. 6. — P. 1273—1276. — doi:10.1021/ja01515a002. Архивировано 28 декабря 2021 года.
↑ Qianshu L., Liangfa G. Hypervalency Avoided: Simple Substituted BrF₃ and BrF₅ Molecules. Structures, Thermochemistry, and Electron Affinities of the Bromine Hydrogen Fluorides HBrF₂ and HBrF₄. (англ.) // J. Am. Chem. Soc. — 2004. — Vol. 126, iss. 45. — P. 14950—14959. — doi:10.1021/ja040110w.
↑ Energy Transfer in Singlet Oxygen and Bromine Monofluoride Архивная копия от 17 июля 2011 на Wayback Machine (англ.)

[1] Chaeho P., Yaoming X., Timothy J. Electron Affinities of the Bromine Fluorides, BrF_n (n = 1−7) (англ.) // J. Am. Chem. Soc. — 1998. — Vol. 120, iss. 43. — P. 11115—11121. — doi:10.1021/ja981131r.

[2] Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. Л.: Химия, 1977.

[IR-3] ¹ ² Lawrence Stein. Infrared Studies of the Bromine Fluorides (англ.) // J. Am. Chem. Soc. — 1959. — Vol. 81, iss. 6. — P. 1273—1276. — doi:10.1021/ja01515a002. Архивировано 28 декабря 2021 года.

[4] Qianshu L., Liangfa G. Hypervalency Avoided: Simple Substituted BrF₃ and BrF₅ Molecules. Structures, Thermochemistry, and Electron Affinities of the Bromine Hydrogen Fluorides HBrF₂ and HBrF₄. (англ.) // J. Am. Chem. Soc. — 2004. — Vol. 126, iss. 45. — P. 14950—14959. — doi:10.1021/ja040110w.

[5] Energy Transfer in Singlet Oxygen and Bromine Monofluoride Архивная копия от 17 июля 2011 на Wayback Machine (англ.)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]