为什么五氟化锑是强Lewis酸?能提供几个空轨道?为什么五氟化锑是强Lewis酸?每个五氟化锑分子能提供几个空轨道?
来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/12/23 13:41:22
为什么五氟化锑是强Lewis酸?能提供几个空轨道?为什么五氟化锑是强Lewis酸?每个五氟化锑分子能提供几个空轨道?
为什么五氟化锑是强Lewis酸?能提供几个空轨道?
为什么五氟化锑是强Lewis酸?每个五氟化锑分子能提供几个空轨道?
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五氟化锑是化学式为 SbF5 的无机化合物.它是无色黏稠液体,是很强的路易斯酸,而且是超强酸氟锑酸(目前所知最强的酸)的组分.这个化合物的一些有趣的特徵为它的路易士酸性,它几乎与目前已知的所有化合物产生反应.Olah,G.A.; Prakash,G.K.S.; Wang,Q.; Li,X.-y."Antimony(V) Fluoride" in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed:L.Paquette) 2004,J.Wiley & Sons,New York.DOI:10.1002/047084289.
结构和化学反应
在气态时,SbF5 采取 D3h 对称群,为三角双锥构型(如图).在液态和固态时结构更为复杂.液态时含有聚合物,且每个 Sb 都是八面体,其通式为 [SbF4(μ-F)2]n.在晶态时为四聚体,即化学式为 [SbF4(μ-F)]4.在四聚体的八元 Sb4F4 环中的 Sb-F 键长为 2.02 Å;对于其他与四个Sb相连的 F- 配体,其 Sb-F 键较短为 1.82 Å.Edwards,A.J.; Taylor,P."Crystal structure of Antimony Pentafluoride" Journal of the Chemical Society,Chemical Communications 1971,pp.1376-7.DOI|10.1039/C29710001376同族的 PF5 和 AsF5 在液态和固态时都为单体,可能是因为中心原子的体积较小,限制了配位数的缘故.BiF5 为聚合态.Holleman,A.F.; Wiberg,E."Inorganic Chemistry" Academic Press:San Diego,2001.ISBN 0-12-352651-5.
SbF5 是很强的路易斯酸,对 F− 的亲合力尤其显著,生成很稳定的 [SbF6]− 阴离子.[SbF6]− 可继续与五氟化锑反应生成 [Sb2F11]−.
因此五氟化锑可增强 HF 的布朗斯特酸性,也可加强 F2 的氧化性.如五氟化锑存在下,氟气可将氧气氧化成 O2+:Shamir,J.; Binenboym,J."Dioxygenyl Salts" Inorganic Syntheses,1973,XIV,109-122.ISSN|0073-8077
SbF5 + ½F2 + O2 → [O2]+[SbF6]-
首次用化学方法制取氟气也利用了五氟化锑的强路易斯酸性,
2 SbF5 + K2MnF6 → 2 KSbF6 + MnF3 + 0.5 F2
反应中的 K2MnF6 可通过 KMnO4、KF、HF 和 H2O2 反应制取.SbF5 对 F- 的强亲合力即 MnF4 的不稳定性使得制取氟气的反应可以发生,机理类似于“强酸制弱酸”,只不过酸为路易斯酸而已.
安全性
SbF5 和很多化合物剧烈反应,常常释放有毒的氟化氢.
五氟化锑是强的Lewis酸没有问题,它应该是离子晶体,就像PCl5固体一样,在其晶体中是以[PCl4]+和[PCl6]-组成的;同理五氟化锑也应该是[SbF4]+和[SbF6]-组成的,对于[SbF4]+来讲中心Sb采取sp3杂化,远未达配位饱和状态,还具有继续接受lewis的能力。其实以Sb的价层轨道来看,它还可以采取sp3d2和sp3d3等,但是必定受到原子半径的影响,Sb周围一般可容纳6个F...
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五氟化锑是强的Lewis酸没有问题,它应该是离子晶体,就像PCl5固体一样,在其晶体中是以[PCl4]+和[PCl6]-组成的;同理五氟化锑也应该是[SbF4]+和[SbF6]-组成的,对于[SbF4]+来讲中心Sb采取sp3杂化,远未达配位饱和状态,还具有继续接受lewis的能力。其实以Sb的价层轨道来看,它还可以采取sp3d2和sp3d3等,但是必定受到原子半径的影响,Sb周围一般可容纳6个F-作配体。总反应为:举例SbF5 + F- == SbF6-
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我不是搞无机的,也没用过,不知道是否真实LEWIS酸,但是SbF5杂化后肯定要占用更高能级的5d轨道,而那个原子序数的元素已经不是8电子稳定了,好像是18电子稳定结构吧,记不太清楚了,也懒得翻箱倒柜了.
Dream_Nobel答得是对的,我想起来了.