Vad är antimonpentafluorid (SbF5)? Struktur, egenskaper & användning

Lär dig allt om antimonpentafluorid (SbF5): struktur, kemiska egenskaper, reaktivitet och praktiska användningsområden i forskning och industri.

Antimonpentafluorid, även känd som antimon(V)fluorid, är en kemisk förening. Dess kemiska formel är SbF₅ . Den har fem bindningar mellan antimon och fluor. Antimonet befinner sig i oxidationstillstånd +5.

Struktur och bindningar

SbF₅ är i gasfas och som en isolerad molekyl vanligtvis trigonal bipyramidalt (AX₅, D_3h-symmetri). Det betyder att antimonatomen sitter i mitten med fem fluoratomer bundna runt sig: tre i ekvatorialplan och två i axialposition. I flytande och fast form tenderar föreningen att bilda polymera eller oligomera strukturer där fluoratomer kan vara bryggande mellan antimoncentra, vilket förändrar den enkla monomera geometrin.

Fysikaliska egenskaper

• Utseende: Färglös till svagt gulfärgad vätska vid rumstemperatur.
• Aggregationsläge: Flytande vid rumstemperatur (har låg fryspunkt och relativt hög kokpunkt).
• Löslighet: Reagerar lätt med vatten och hydrolyserar; reagerar dessutom kraftigt med många organiska ämnen.

Kemiska egenskaper

SbF₅ är en mycket stark Lewis-syra — den accepterar lätt elektronpar från baser. Den viktigaste kemiska egenskapen är dess förmåga att ta upp en fluoritjon (F⁻) och bilda det stabila komplexet hexafluoroantimonat, [SbF₆]⁻. Denna anjon är svagt koordinerande och mycket användbar som "icke-koordinerande" anjon i syntes av olika katalysatorer och joniska föreningar.

När SbF₅ blandas med fluorsvätesyra (HF) bildas extremt starka syror, ofta kallade fluoroantimoniska syror (HF·SbF₅ eller beteckningar med HSbF₆ / H₂F⁺SbF₆). Dessa superacider kan protonera även mycket svaga baser och används i forskning där man vill stabilisera karbokatjoner eller studera ovanliga joniska arter.

Framställning

SbF₅ framställs industriellt och i laboratorier genom fluorering av antimon eller antimonföreningar. Metoderna innefattar ofta direkt reaktion med elementärt fluor eller förbehandlade antimonföreningar följt av rening. På grund av svårigheten och riskerna med hantering av kraftiga fluorerande ämnen utförs sådana synteser under kontrollerade förhållanden med lämplig utrustning.

Användningsområden

• Katalys: Används som Lewis-syra i katalys för alkylation, isomerisering och polymerisation av kolväten.
• Bildande av anjoner: Producerar [SbF₆]⁻, en stabil och svagt koordinerande anjon som ofta används i organometallisk kemi och i framställning av elektrolyter och joniska vätskor.
• Superacider: I blandning med HF ger det en av de starkaste kända syrorna, användbar i fundamental forskning för att generera och studera karbokatjoner och andra högenergiska intermediärer.
• Specialkemi: Används i vissa selektiva fluorinationer och vid syntes av komplexa fluorider och orenheter i kemisk forskning.

Säkerhet och hantering

SbF₅ är reaktivt och potentiellt farligt:

• Reagerar våldsamt med vatten och bildar starkt frätande HF (vätesyra) samt andra hydrolyseringsprodukter.
• Extremt frätande för hud, ögon och slemhinnor; inandning av ångor kan skada lungor och orsaka allvarliga förgiftningar.
• Ska hanteras i dragskåp med lämplig personlig skyddsutrustning (gasmask/andningsskydd, nitrilhandskar/kemikalieresistenta handskar, skyddsglasögon, ansiktsskydd och skyddsdräkt).
• Lagra under inert gas och i material motståndskraftiga mot fluorider (t.ex. vissa fluoroplaster eller lämpligt invändigt skydd); undvik kontakt med glas och vanliga metaller om inte lämpligt skydd finns.

Vid hantering och spill ska särskilda rutiner för neutralisation och upptag följas och avfall tas om hand enligt lokala föreskrifter för fluorbaserade och korrosiva ämnen.

Sammanfattning

SbF₅ är en viktig och kraftfull Lewis-syra inom både industri och forskning: den bildar stabila hexafluoroantimonat-anjoner, ingår i superacidrika blandningar med HF och används som katalysator och reagens i specialiserade kemiska processer. Samtidigt kräver ämnet strikt säkerhetshantering på grund av sin reaktivitet och förmåga att frigöra frätande fluorsyra vid kontakt med vatten.

Sök med bokstav