フッ化酸素は、一般式O n F 2 （ n = 1 ～ 6）で表される、酸素とフッ素の化合物です。さまざまなフッ化酸素が知られています。
- フッ化酸素（OF）
- 二フッ化酸素（OF 2）
- 二フッ化酸素（O 2 F 2）
- 二フッ化三酸素または二フッ化オゾン（O 3 F 2）[1] [2]
- 四酸素二フッ化物（O 4 F 2）[3]
- 五酸素二フッ化物（O 5 F 2）
- 六フッ化酸素（O 6 F 2）[4]
- 二酸素モノフルオリドまたはフルオロペルオキシル（O 2 F）
フッ化酸素は高エネルギーの強力な酸化剤であり、そのエネルギーを瞬時に、あるいは制御された速度で放出することができる。そのため、これらの化合物はジェット推進システムにおける潜在的な酸化剤として大きな注目を集めた。[5]
合成、性質および反応
二フッ化酸素（2の）
一般的な調製方法としては、水酸化ナトリウムのフッ素化が挙げられる。
- 2F2 +2NaOH→ OF2 + 2NaF + H2O
OF 2は室温では無色の気体で、128 K以下では黄色の液体です。二フッ化酸素は刺激臭があり、有毒です。[3]水性ハロ酸と定量的に反応して遊離ハロゲンを生成します。
- OF 2 + 4 HCl → 2 Cl 2 + 2 HF + 2 H 2 O
また、ハロゲンをその塩から置換することもできる。[3]効果的なフッ素化剤であると同時に強力な酸化剤でもある。不飽和フッ化窒素と放電反応させると、三フッ化窒素、フッ化酸化物、その他の酸化物を生成する。 [6] [7]
二フッ化二酸素（O 2 F 2）
O2F2は、液体O2とF2の混合物に-196℃で紫外線を照射すると、茶色の固体として沈殿する。 [8]また、-160℃以下でのみ安定するように見える。[9]多くの酸素フッ化物の一般的な製造方法は、O2F2を含む冷たい容器内での気相放電である。[10]
- O 2 + F 2 → O 2 F 2（放電、183℃）
典型的にはオレンジがかった黄色の固体で、通常の沸点である約216 Kに近づくと急速にO2とF2に分解します。[ 3 ]
O 2 F 2 は赤リンと-196℃でも激しく反応します。反応を緩和するためにフレオン13を使用すると、爆発が発生することもあります。 [9]
二フッ化三酸素または二フッ化オゾン（O 3 F 2）
O 3 F 2は粘性のある血のように赤い液体です。90 K でも液体のままであるため、融点が約109 K のO 2 F 2とは区別できます。[11] [3]
他の酸素フッ化物と同様に、O 3 F 2は吸熱反応であり、約 115 K で熱を発生しながら分解します。これは次の反応で表されます。
- 2 O 3 F 2 → O 2 + 2 O 2 F 2
O 3 F 2 はオゾンよりも安全に作業でき、蒸発、熱分解、電気火花への曝露などによっても爆発を起こすことはありません。しかし、有機物や酸化可能な化合物と接触すると、爆発する可能性があります。例えば、固体の無水アンモニアに二フッ化オゾンを1滴加えるだけでも、両者が90 Kの条件で、軽度の爆発を引き起こします。[3]
フルオロペルオキシル
フルオロペルオキシルは、O–O–Fのような分子であり、化学式はO 2 Fで、低温でのみ安定である。フッ素原子と酸素原子から生成されることが報告されている。[12]
- O 2 + F → O 2 F
ポリ酸素二フッ化物の一般的な製造
| 反応式[6] | O 2 : F 2（体積比） | 現在 | 浴槽温度（℃） |
|---|---|---|---|
| O 2 + F 2 ⇌ O 2 F 2 | 1:1 | 10～50mA | 約-196° |
| 3 O 2 + 2 F 2 ⇌ 2 O 3 F 2 | 3:2 | 25～30mA | 約-196° |
| 2 O 2 + F 2 ⇌ O 4 F 2 | 2:1 | 4～5mA | 約-205° |
オゾンへの影響
大気中には、O 2 FやOFなどの酸素およびフッ素含有ラジカルが存在する。これらは他のハロゲンラジカルとともに、大気中のオゾン層破壊に関与していると考えられている。しかし、一フッ化酸素ラジカルはオゾン層破壊においてそれほど大きな役割を果たさないと考えられている。これは、大気中の遊離フッ素原子がメタンと反応してフッ化水素酸を生成し、それが雨として降ると考えられているためである。これにより、酸素原子が反応してオゾン分子を破壊するための遊離フッ素原子の量が減少する。[13]
- O 3 + F → O 2 + OF
- O + OF → O 2 + F
ネットの反応:
- O 3 + O → 2 O 2
ハイパーゴリック推進剤
O 3 F 2は液体酸素への溶解度が低いにもかかわらず、ほとんどのロケット推進燃料と反応して自発的に反応することが示されています。そのメカニズムは、 O 3 F 2を含む溶液から酸素が蒸発し、ロケット燃料と自発的に反応しやすくなることです。反応性の程度は、使用する燃料の種類にも依存します。[3]
参照
参考文献
- ^ Solomon, IJ; et al. (1968). 「O 3 F 2の存在に関する追加研究」アメリカ化学会誌. 90 (20): 5408– 5411. doi :10.1021/ja01022a014.
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- ^ abcdefg Streng, AG (1963). 「フッ化酸素」.化学レビュー. 63 (6): 607– 624. doi :10.1021/cr60226a003.
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外部リンク
