五氟化碘

五氟化碘

五氟化碘(Iodine pentafluoride),一種鹵素互化物,分子式為IF5,分子量為221.8965。

為無色液體,在空氣中會發生煙霧。與可燃物及有機物接觸能促進燃燒,並能夠腐蝕玻璃。

碘的氟化物比碘元素單獨存在時的反應性、刺激性、腐蝕性更強。與水或潮濕空氣劇烈反應,放齣劇毒和腐蝕性煙霧,吸入會中毒,對皮膚、眼睛和黏膜有強烈刺激性和腐蝕性。

發現歷史


在1891年,五氟化碘首次由亨利·莫瓦桑(Henry Moissan)用碘與氟反應而製得。
五氟化碘
五氟化碘
莫瓦桑長期從事無機化學的研究,其中最為著名的是合成單質氟。他將經過乾燥的碘與氣態氟作用,碘在單質氟中迅速燃燒,生成一種密度較大的、無色透明的液體,這種液體能夠與玻璃迅速地發生反應,併發出響聲。他改變碘和氟的比例,使用過量的碘或過量的氟,發現產物沒有變化。經過進一步的研究,發現這種液體是五氟化碘。在一百多年後的現今,該反應條件已經改良了,但這個放熱反應仍被用來製成五氟化碘。
早在20世紀50年代初國外很多公司就開始研究五氟化碘的合成及應用,20世紀70年代後期,國外的公司已經對五氟化碘開始較全面的研究並逐步實現產業化。在國外,生產五氟化碘的主要公司有ABCR GmBR Co、空氣產品與化學公司、索爾維氟化工公司、霍尼韋爾公司等。
國內氟化工起步較晚,20世紀70年代以前,為滿足國防工業的需要,中國開始生產氟化物,但生產工藝基本上沿用前蘇聯的技術,工藝簡單,設備落後,產品品種比較單一。80年代初期,在改革開放的新形勢下,中國利用氟資源生產無機氟化物的廠家逐漸增多。早期對五氟化碘的製備研究也不多,隨著我國全氟碘烷及含氟表面活性劑和織物整理劑的巨大需求和快速發展,氟化劑在氟塑料、氟橡膠、氟表面活性劑、醫藥領域應用越來廣泛,氟系列產品的需求日益提高,市場前景良好。但由於含氟表面活性劑和含氟織物整理劑的高額利潤,國外企業不願單獨銷售全氟碘烷給中國。因此,為突破這種現狀,已經有不少企業的科研人員開始進行科研探索。

注意事項


危險性概述

危險性類別:第5.1類氧化劑
侵入途徑:吸入食入經皮吸收
健康危害:對皮膚、眼睛和粘膜有強烈的刺激性和腐蝕性,與水或潮濕空氣劇烈反應,放齣劇毒和腐蝕性煙霧,吸入會中毒。遇熱分解釋出高毒的氟、碘煙霧。 

急救措施

皮膚接觸:用流動清水沖洗,塗敷氧化鎂甘油軟膏。就醫。
眼睛接觸:拉開眼瞼,用流動清水沖洗15分鐘。就醫。
吸入:脫離現場至空氣新鮮處。呼吸困難時給輸氧。呼吸停止時,立即進行人工呼吸。就醫。
食入:誤服者,口服牛奶、豆漿或蛋清,就醫。 

消防措施

危險特性:強氧化劑。與易燃物、有機物接觸易著火燃燒。與水能發生強烈反應。放齣劇毒的腐蝕性煙霧。接觸酸或酸氣能產生有毒氣體。
建規火險分級:甲
有害燃燒產物:氟化氫、碘化氫。
滅火方法:二氧化碳、乾粉。不宜用水。 

接觸及防護

接觸限值:美國TLV-TWA:2.5mg(F)/m
工程式控制制:密閉操作,局部排風。
呼吸系統防護:可能接觸其蒸氣時,應該佩戴防毒口罩。緊急事態搶救或逃生時,建議佩戴自給式呼吸器。
眼睛防護:戴化學安全防護眼鏡。
身體防護:穿著相應的防護服。
手防護:戴防化學品手套。

計算化學數據


1、疏水參數計算參考值(XlogP):3.6
2、氫鍵供體數量:0
3、氫鍵受體數量:5
4、可旋轉化學鍵數量:0
5、互變異構體數量:無
6、拓撲分子極性表面積:0
7、重原子數量:6
8、表面電荷:0
9、複雜度:37.1
10、同位素原子數量:0
11、確定原子立構中心數量:0
12、不確定原子立構中心數量:0
13、確定化學鍵立構中心數量:0
14、不確定化學鍵立構中心數量:0
15、共價鍵單元數量:1

製法


(1)F2(用N2稀釋)通過I2O5(或碘)上方。(2)3I2+5AgF→5AgI+IF5。
五氟化碘
五氟化碘

理化性質


五氟化碘在常溫常壓下為具有刺激氣味的腐蝕性無色有毒液體。在水中能很快水解生成氫氟酸和碘酸。五氟化碘的熱穩定性較好,只有在大於400℃的溫度下才會分解成碘和七氟化碘。金屬銀、鎂、銅、鐵等即使長時間接觸也很少與IF5作用。但是,非金屬硫、硒、碲、磷、硅、砷、硼等在室溫下.就能與IF5反應生成相應的氟化物。

分子的空間結構

四方錐

臨界溫度

300.2℃

臨界壓力

4290kPa
熔化熱9.4℃
50.5kJ/kg
氣化熱(104.5℃):
39.32kJ/kg
比熱容(氣體,25℃):
0.447kJ/(kg·K)(液體,25℃):0.463kg/(kg·K)
蒸氣壓(42℃):
8.46kPa(62℃):21.24kPa(92℃):66.92kPa
易燃性級別:0
毒性級別:3
五氟化碘的毒性很像氟的毒性。其蒸氣刺激性極強。吸入后能引起氣喘、咳嗽、急性呼吸道發炎、喉或支氣管痙攣肺水腫等癥狀。其它參見氟化氫。
反應活性級別:2

安全防護


鋼瓶與用氣系統之間應設逆止閥和放空閥以防倒吸入鋼瓶中產生激烈反應。IF5能與多種金屬生成較穩定的金屬氟化物膜,從而防止金屬受進一步的腐蝕。蒙乃爾和鎳能耐用,銅、黃銅和鋼也可使用。但是所有用氣設備和管道必須徹底清洗,除掉油垢、銹和其它污染物,乾燥后在內壁上建立鈍化膜。具體作法是在清洗之後用120℃溫度烘烤至少半小時,抽真空至P≤10-2mmHg。然後通過IF5蒸氣保持1小時,接著用乾燥的N2吹洗后密封直到使用。在正常壓力或靜止的條件下可以使用聚四氟乙烯和聚三氯乙烯。泄漏物可用碳酸氫鈉吸收,滅火時可用乾粉。