Гексафторфосфат - Hexafluorophosphate

Гексафторфосфат
Стерео-скелетная формула гексафторфосфата
Модель Spacefill гексафторфосфата
Имена
Название ИЮПАК
Гексафторфосфат
Систематическое название ИЮПАК
Гексафтор-λ 5 -фосфанид (заместитель)
Гексафторидофосфат (1-) (добавка)
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.111.656 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
2704
UNII
  • InChI = 1S / F6P / c1-7 (2,3,4,5) 6 / q-1 проверятьY
    Ключ: LJQLCJWAZJINEB-UHFFFAOYSA-N проверятьY
  • F [P -] (F) (F) (F) (F) F
Характеристики
[PF 6 ] -
Молярная масса 144,964 181 г моль -1
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверятьY проверить  ( что есть   ?) проверятьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Гексафторфосфат - это анион с химической формулой PF.-
6. Это октаэдрический вид, не придающий цвету своим солям. ПФ-
6является изоэлектронным с гексафторидом серы , SF 6 , и гексафторосиликатом дианионом, SiF2-
6, и фтороантимонат SbF-
6. Будучи слабо нуклеофильными , гексафторфосфат классифицируется как не координирующий анион .

Синтез

Кристаллы гексафторфосфата ферроцения, [Fe (C 5 H 5 ) 2 ] PF 6

Гексафторфосфатные соли можно получить реакцией пентахлорида фосфора и галогенида щелочи или аммония в растворе плавиковой кислоты :

PCl 5 + MCl + 6 HF → MPF 6 + 6 HCl

Гексафторфосфорная кислота может быть получена прямой реакцией фтороводорода с пентафторидом фосфора . Это сильная кислота Бренстеда, которая обычно образуется на месте непосредственно перед ее использованием.

PF 5 + HF → HPF 6

Эти реакции требуют специального оборудования для безопасного устранения опасностей, связанных с плавиковой кислотой и фтористым водородом.

Количественный анализ

Разработано несколько методов количественного анализа гексафторфосфат-иона. Хлорид тетрафениларсония, [(C 6 H 5 ) 4 As] Cl, использовался как для титриметрического, так и для гравиметрического количественного определения гексафторфосфата. Оба этих определения зависят от образования гексафторфосфата тетрафениларсония:

[(C 6 H 5 ) 4 As] + + PF-
6→ [(C 6 H 5 ) 4 As] PF 6

Гексафторфосфат также можно определить спектрофотометрически с ферроином .

Реакции

В основных условиях гидролиз происходит очень медленно. Катализируемый кислотой гидролиз до фосфат- иона также протекает медленно. Тем не менее гексафторфосфат склонен к разложению с выделением фтороводорода в ионных жидкостях .

Гексафторфосфат несет частичный (делокализованный) отрицательный заряд на фторидных центрах.

Металлоорганический и неорганический синтез

Гексафторфосфат - обычное противодействие катионным комплексам металлов . Это один из трех широко используемых некоординирующих анионов: гексафторфосфат, тетрафторборат BF.-
4, и перхлорат ClO-
4. Из них ион гексафторфосфата имеет наименьшую координирующую способность.

Гексафторфосфатные соли можно получить реакциями гексафторфосфата серебра с галогенидными солями. Осаждение нерастворимого галогенида серебра помогает довести эту реакцию до завершения. Поскольку соли гексафторфосфата часто нерастворимы в воде, но растворимы в полярных органических растворителях, даже добавление гексафторфосфата аммония (NH 4 PF 6 ) к водным растворам многих органических и неорганических солей дает твердые осадки солей гексафторфосфата. Одним из примеров является синтез солей родоцения : общее уравнение преобразования:

RhCl 3 · x H 2 O + 2 C 5 H 6 + NH 4 PF 6 → [( η 5 -C 5 H 5 ) 2 Rh] PF 6 + 2 HCl + NH 4 Cl + x  H 2 O

Тетракис (ацетонитрил) гексафторфосфат меди (I) получают добавлением гексафторфосфорной кислоты к суспензии оксида меди (I) в ацетонитриле:

Cu 2 O + 2 HPF 6 + 8 CH 3 CN → 2 [Cu (CH 3 CN) 4 ] PF 6 + H 2 O

Гидролиз гексафторфосфатных комплексов

Хотя гексафторфосфат-ион обычно инертен и, следовательно, является подходящим противоионом , его сольволиз может быть вызван высокоэлектрофильными металлическими центрами. Например, трис ( растворитель ) родиевый комплекс [( η 5 -C 5 Me 5 ) Rh (Me 2 CO) 3 ] (PF 6 ) 2 подвергается сольволизу при нагревании в ацетоне , образуя комплекс с дифторфосфатным мостиком [( η 5 -C 5 Me 5 ) Rh (μ-OPF 2 O) 3 Rh (η 5 -C 5 Me 5 )] PF 6 .

Нагревание ацетонового раствора [(η5-C5Me5) Rh (Me2CO) 3] (PF6) 2 дает дифторфосфатный комплекс [(η5-C5Me5) Rh (μ-OPF2O) 3Rh (η5-C5Me5)] +.

Приложения

В практических применениях иона гексафторфосфата обычно используются одно или несколько из следующих свойств: это некоординирующий анион ; что гексафторфосфатные соединения обычно растворимы в органических растворителях, особенно полярных , но имеют низкую растворимость в водном растворе ; или что он обладает высокой степенью стабильности, включая устойчивость как к кислотному, так и к основному гидролизу .

Вторичные батареи

Основное коммерческое использование гексафторфосфата - его литиевая соль, гексафторфосфат лития . Эта соль в сочетании с диметилкарбонатом является обычным электролитом в коммерческих вторичных батареях, таких как литий-ионные элементы . В этом приложении используется высокая растворимость гексафторфосфатных солей в органических растворителях и устойчивость этих солей к восстановлению катодом из щелочного металла. Поскольку ионы лития в этих батареях обычно присутствуют в виде координационных комплексов в электролите, некоординирующая природа иона гексафторфосфата также является полезным свойством для этих применений.

Ионные жидкости

Были приготовлены ионные жидкости при комнатной температуре, такие как гексафторфосфат 1-бутил-3-метилимидазолия (обычно сокращенно bmimPF 6 ). Преимущество анионного обмена в пользу некоординирующего аниона состоит в том, что получаемая ионная жидкость имеет гораздо большую термическую стабильность. Хлорид 1-бутил-3-метилимидазолия разлагается до N- метилимидазола и 1-хлорбутана или до N- бутилимидазола и хлорметана . Для bmimPF 6 такие разложения невозможны . Однако известно термическое разложение ионных жидкостей гексафторфосфата с образованием газообразного фтороводорода .

Получение гексафторфосфата 1-бутил-3-метилимидазолия из N-метилимидазола и 1-хлорбутана.

Рекомендации