Antimon(III)fluorid (SbF3) – Swarts reagens: egenskaper & användning

Lär dig om Antimon(III)fluorid (SbF3) — Swarts reagens: kemiska egenskaper, reaktionsmekanismer, säkerhet och praktiska användningsområden i industri och laboratorium.

Antimontrifluorid, även känd som antimon(III)fluorid eller Swarts reagens, är en kemisk förening. Dess kemiska formel är SbF₃. Den innehåller antimon- och fluoridjoner. Antimonet befinner sig i oxidationstillstånd +3.

Egenskaper

Utseende: SbF₃ är oftast ett vitt till svagt gulaktigt kristallint fast ämne. I fast fas bildar materialet en polymer struktur där fluoratomer fungerar som bryggor mellan antimonatomer, vilket ger en högre koordination för antimon i den fasta strukturen.

Fysiska egenskaper: Föreningen är ett fast ämne vid rumstemperatur och är känsligt för fukt. Den är inte stabil i vatten; hydrolys leder till bildning av fluorvätesyra (HF) och olika antimonoxifluorider eller hydroxyföreningar.

Framställning

SbF₃ kan framställas industriellt och i laboratorium genom fluorering eller genom bytesreaktioner med fluoridkällor. Vanliga vägar är:

• Behandling av antimonoxider eller antimonklorider med vätefluorid (HF).
• Metatesreaktioner där andra fluorider används för att byta ut klorider eller oxider under kontrollerade förhållanden.

Kemiska egenskaper och reaktivitet

Lewis-centrer: SbF₃ uppvisar Lewis-syrakaraktär och bildar addukter med olika Lewis-baser. I närvaro av överskott av fluoritjoner eller starkare fluor-syror kan komplexa fluoroantimonat‑arter bildas.

Hydrolys: Kontakt med vatten ger hydrolys och avger korrosivt och giftigt HF, varför kontakt med fukt bör undvikas.

Redox- och halogenexchange-reaktioner: SbF₃ kan delta i halogenbytesreaktioner där fluor överförs till organiska substrat — detta är grunden för dess historiska och praktiska användning som Swarts reagens (se nedan). I vissa fall används samverkande halogener eller katalysatorer för att driva reaktionen.

Användning (Swarts reagens)

Under namnet Swarts reagens används antimontrifluorid framför allt för fluorering av organiska halogenföreningar genom halogenbytesreaktioner. Denna typ av reaktion utvecklades av Maurice Swarts och utnyttjas för att byta ut klor eller brom i organiska föreningar mot fluor, vilket är viktigt vid framställning av vissa alkylfluorider och specialfluorerade intermediärer inom organisk syntes.

Andra användningsområden inkluderar framställning av vissa fluorkomplex, användning som byggsten i syntes av andra antimonfluorföreningar samt som reagens i elementära forskningssammanhang. Industrin använder dock i dag ofta andra fluorationsmetoder för många tillämpningar på grund av hanteringsproblem med HF-relaterade processer.

Hantering och säkerhet

• Farliga egenskaper: SbF₃ är giftigt och kan orsaka allvarliga skador vid inandning, förtäring eller hudkontakt. Kontakt med fukt eller vatten frigör HF, som är mycket frätande och systemiskt giftigt.
• Skyddsåtgärder: Hantering bör ske i avskild dragskåp med lämplig personlig skyddsutrustning: skyddshandskar av material resistenta mot fluorider, långärmad skyddsutrustning, ögonskydd och vid behov andningsskydd. Undvik kontakt med vatten och syror som kan leda till HF‑bildning.
• Förvaring: Förvara torrt, väl tillslutet och åtskilt från vatten och oxiderande ämnen. Använd behållare som tål fluorider och frätande ämnen.
• Avfallshantering: Hantera som farligt avfall enligt lokala föreskrifter. Neutralisering av fluorerat avfall kräver särskilda rutiner på grund av HF‑risken.

Analys och renhet

Sammansättningen och renheten för SbF₃ kan kontrolleras med tekniker såsom röntgendiffraktion (XRD) för kristallstruktur, IR‑spektroskopi för identifiering av Sb–F vibrationer, samt elementaranalys. Spår av hydrolysprodukter eller andra halogenide‑föroreningar kan analyseras med lämpliga våtkemiska och instrumentella metoder.

Sammanfattning

Antimontrifluorid (SbF₃) är en användbar fluoriderande förening med historisk betydelse som Swarts reagens vid halogenbytesreaktioner. Den är en Lewis‑syra som är fuktkänslig och potentiellt farlig på grund av bildning av HF vid hydrolys. Korrekt hantering, lagring och avfallshantering är viktiga för att minimera riskerna vid arbete med denna förening.

Sök med bokstav