高氯酰氟

高氯酰氟[5]是具有化学式ClFO
3的活泼气体，具有类似于汽油和煤油的独特甜味[6]。有毒，是一种强大的氧化剂和氟化剂。是高氯酸的酸性氟化物 。

高氯酰氟
Perchloryl fluoride
IUPAC名
Perchloryl fluoride
别名 Chlorine oxyfluoride, Perchlorofluoride, Chlorine fluorine oxide, Trioxychlorofluoride, Perchloric acid fluoride
识别
CAS号 7616-94-6  N
PubChem 24258
ChemSpider 22680
SMILES
InChI
InChIKey XHFXMNZYIKFCPN-UHFFFAOYAO
EINECS 231-526-0
RTECS SD1925000
性质
化学式 ClO3F
摩尔质量 102.4496 g/mol g·mol⁻¹
外观 无色气体
氣味 甜味
密度 1.434 g/cm3
熔点 −147.8 °C（125 K）
沸点 −46.7 °C（226 K）
溶解性（水） 0.06 g/100 ml (20 °C)
蒸氣壓 10.5 atm (20°C)[1]
黏度 3.91 x 10−3 Pa.s (@ melting point)
结构
分子构型 四面体[2]:373
热力学
ΔfHmo298K -21.42 kJ/mol [3]:380
So298K 278.97 J/(mol*K)
危险性
主要危害 腐蚀性，氧化性，毒性
NFPA 704
0
3
3
 
PEL TWA 3 ppm (13.5 mg/m3)[1]
TLV 3 ppm
致死量或浓度：
LC50（中位浓度）
 385 ppm (rat, 4 hr)
451 ppm (dog, 4 hr)[4]
LCLo（最低）
 2000 ppm (rat, 40 min)
451 ppm (dog, 4 hr)[4]
若非注明，所有数据均出自一般条件（25 ℃，100 kPa）下。

尽管高氯酰氟的生成焓（ ΔHf°=-5.2千卡/摩尔）很小，但它是热力学稳定的，在400℃才分解。[2]:380对还原剂和阴离子具有很强的反应性，但氯原子充当亲电体。 :382 与还原剂如金属酰胺、金属、氢化物等发生爆炸性反应[6]。与氯化氟化物不同，其在水中的水解非常缓慢。

合成与化学

高氯酰氟主要由氟化高氯酸盐产生。常用五氟化锑作为氟化剂： [2]:372–373

ClO−
4 + 3 HF + 2 SbF
5 → ClO
3F + H
3O+
 + 2 SbF−
6

ClO
3F与醇反应生成烷基高氯酸盐，这是对震动极其敏感的炸药。 [7] 在路易斯酸存在下，它可用于通过亲电芳香取代将–ClO
3基团引入芳香环。 [8]

应用

高氯酰氟在有机化学中用作温和的氟化剂。[2] :383 它是第一种工业上的亲电氟化剂，自20世纪60年代起用于生产氟化类固醇。[7] 在氯化铝存在下，它也被用作芳族化合物的亲电子高氯化试剂。[9]

研究了高氯酰氟作为高性能液体火箭燃料氧化剂的用途。[10] 与五氟化氯和五氟化溴相比，它具有明显更低的比冲 ，但不会腐蚀容器。 不需要低温储存。 火箭燃料化学家John Drury Clark在他的书《Ignition！》中报道称 [11]高氯酰氟与全卤素氧化剂如三氟化氯和五氟化氯完全混溶，这种混合物提供了适当燃烧含碳燃料所需的氧气。

它也可以作用于光電火焰光度計的激发源。 [12]

安全

高氯酰氟氟化物是有毒的，TLV为3ppm。[13] 它对肺和眼睛具有强烈的刺激性，能够灼伤暴露的皮肤。其IDLH水平为100 ppm。[14] 接触的症状包括头晕、头痛、晕厥和紫绀。 暴露于毒性水平会导致严重的呼吸道炎症和肺水肿。[10]

参考文献
  1. NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards 0490
  2. Harry Julius Emeléus; A. G. Sharpe. . Academic Press. 1976. ISBN 0-12-023618-4.
  3. . . 2018 [2019-08-24]. （原始内容存档于2020-06-03）.
  4. . Immediately Dangerous to Life and Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  5. Chemical Science and Technology Laboratory. . National Institute of Standards and Technology. [2009-11-28]. （原始内容存档于2020-06-03）.
  6. Jared Ledgard. 3rd. Lulu.com. 2007: 77. ISBN 0-615-14290-7.
  7. Peer Kirsch. . Wiley-VCH. 2004: 74. ISBN 3-527-30691-9.
  8. Peter Bernard David De la Mare. . CUP Archive. 1976: 63. ISBN 0-521-29014-7.
  9. Inman, C. E.; Oesterling, R. E.; Tyczkowski, E. A. . Journal of the American Chemical Society. 1958-10-01, 80 (19): 5286–5288. ISSN 0002-7863. doi:10.1021/ja01552a069.
  10. John Burke Sullivan; Gary R. Krieger. 2nd. Lippincott Williams & Wilkins. 2001: 969. ISBN 0-683-08027-X.
  11. (PDF). [2019-08-24]. （原始内容存档 (PDF)于2019-07-16）.
  12. Schmauch, G. E.; Serfass, E. J. . Applied Spectroscopy. 1958, 12 (3): 98–102. Bibcode:1958ApSpe..12...98S. doi:10.1366/000370258774615483.
  13. National Institute for Occupational Safety and Health. . Centers for Disease Control and Prevention. [2013-10-31]. （原始内容存档于2013-11-03）.
  14. National Institute for Occupational Safety and Health. . Centers for Disease Control and Prevention. [2013-10-31]. （原始内容存档于2013-11-03）.
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