四氟化氙

四氟化氙（化学式：XeF₄）是稀有气体氙的氟化物之一，是第一个发现的稀有气体二元化合物。

製造

• 首次制备的方法：由Xe与F₂以1:2摩尔比反应得到。该反应是放热反应，每摩尔反应放出251kJ的热量。
• 放电合成法：将氙与氟按体积比1：2加入反应容器（温度需控制在-78℃），放电条件为1100V、31mA到2800V、12mA，反应历时3小时。电压不能太高否则氙与氟发生燃烧反应。为了主要获得四氟化氙，氟需要略微过量。

• 光化学合成法：在近紫外光照射下，氟与氙反应得到二氟化氙。它与氟混合在紫外线下继续照射可得四氟化氙。如果条件适当，该法纯度高，而且可以连续进行。

• 二氟化二氮氟化法：在200℃以下将二氟化二氮与氙共热，主要得到四氟化氙。该法可以避免使用危险且难以制备的氟单质。

• 高能辐射合成法：用⁶⁰Co产生的γ射线或1.5MeV的电子流照射氙与氟的混合物。

物理性质

四氟化氙是一种无色固体，室温下易升华。四氟化氙微溶于无水氟化氢，但并不电离。它不溶于全氟庚烷中，但可溶于NOF·3HF。

结构

1963年核磁共振谱与X射线晶体学数据显示其四氟化氙的空间构型为平面正方形。四氟化氙为体心单斜晶系，X射线衍射法和中子衍射法测得Xe-F键键长约为190pm。

化学性质

四氟化氙在室温下稳定，可以长期储存在镍制容器中，如果去除水和氟化氢也可保存在玻璃容器中。

• 它能被氢气还原，该反应可用于分析鉴定：

$\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\stackrel{403K}{\to }\mathrm{X}\mathrm{e}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{H}\mathrm{F}$

• 它与水强烈反应歧化，不需要酸性或碱性介质：

$\mathrm{6}\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{1}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{X}\mathrm{e}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\uparrow }\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{4}\mathrm{H}\mathrm{F}$

这个反应机理很复杂，Xe（IV）先发生歧化反应得到Xe（0）和Xe（VI），然后分别氧化水并放出氧气。

• 可被氙还原成二氟化氙，也可被氟或二氟化二氧等强氟化剂氧化成六氟化氙：

$\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{X}\mathrm{e}\stackrel{673K}{\to }\mathrm{2}\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\stackrel{673K}{\to }\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{F}}_{\mathrm{6}}$

$\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\stackrel{140-195K}{\to }\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{F}}_{\mathrm{6}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

• 四氟化氙是一种强氟化剂，在无水氟化氢中可将金属铂氟化成四氟化铂：

$\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{P}\mathrm{t}\stackrel{HF}{\to }\mathrm{X}\mathrm{e}\mathrm{+}\mathrm{P}\mathrm{t}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}}$

它还能将稀土元素的三氟化物转化为四氟化物，将四氟化硫氟化成六氟化硫（反应较慢）。

• 四氟化氙能与多种有机物发生氟化反应，芳香族化合物主要发生取代反应：

$\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{F}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}\mathrm{F}\mathrm{=}\mathrm{C}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{F}}_{\mathrm{3}}\mathrm{C}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{F}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{X}\mathrm{e}$

• 它在撞击或震动下都很稳定，不会爆炸性分解。但与有机物（例如四氢呋喃、二氧六环、丙酮、乙烯）接触时会剧烈反应而引起燃烧。如果与气态的乙醇或丙酮反应将发生爆炸。
• 氟磺酸中的-OSO₂F是电负性很高的基团，可取代四氟化氙中的氟原子形成衍生物：

$\mathrm{X}\mathrm{e}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{F}\mathrm{\to }{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{X}\mathrm{e}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{F}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{F}$

但后来化学家再次进行该实验时，只得到了二氟化氙的衍生物。这可能是过去使用的四氟化氙不纯造成的。

• 以下是四氟化氙参与的有机反应:

参见

• 四氯化氙