Perchlorylfluorid

Strukturformel
Allgemeines
Name	Perchlorylfluorid
Andere Namen	Chloroxyfluorid (VII); Chlorfluorid(tri-)oxid; Trioxychlorfluorid; Chloryl(per-)fluorid;
Summenformel	ClFO3
Kurzbeschreibung	farbloses Gas mit süßlichem Geruch[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer	231-526-0
ECHA-InfoCard	100.028.660
PubChem	24258
ChemSpider	22680
Wikidata	Q426607
Eigenschaften
Molare Masse	102,45 g·mol−1
Aggregatzustand	gasförmig
Dichte	1,39 g·cm−3 [1]
Schmelzpunkt	−146 °C[1]
Siedepunkt	−46,8 °C[1]
Dampfdruck	1,04 MPa (20 °C)[1]
Löslichkeit	schlecht in Wasser (0,6 g·l−1)[1]
Sicherheitshinweise
H- und P-Sätze	H: 270‐330
	P: ?
MAK	Schweiz: 3 ml·m−3 bzw. 13 mg·m−3[2]
Toxikologische Daten	220 mg·m−3 (LC50, Meerschweinchen, inh.)[3][4]; 630 ppm·4h−1 (LC50, Maus, inh.)[3][5]; 385 ppm·4h−1 (LC50, Ratte, inh.)[3][5];
	Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Perchlorylfluorid (FClO₃) ist ein farbloses, giftiges Gas mit unangenehmem Geruch, welches leicht kondensierbar ist (Siedepunkt ca. −47 °C). Chemisch ist es das Säurefluorid der Perchlorsäure. Das Chlor liegt in seiner höchsten Oxidationsstufe +VII vor.

Herstellung

Perchlorylfluorid kann durch Fluorierung von Kaliumchlorat mit Fluor in Antimonpentafluorid bei −20 °C oder durch Umsetzung von Kaliumperchlorat mit Fluorsulfonsäure erhalten werden[6]. Ebenfalls lässt es sich durch Reaktion von festen Alkalifluoriden (v. a. CsF) mit Dichlorheptoxid (Cl₂O₇) herstellen.

Ebenfalls möglich ist die Darstellung durch Reaktion von Kaliumperchlorat mit Fluorsulfonsäure[7]:

\mathrm {KClO_{4}+HSO_{3}F\longrightarrow ClO_{3}F+KHSO_{4}}

oder durch Umsetzung von Kaliumperchlorat mit Fluorwasserstoff und Antimon(V)-fluorid[8]:

{\ce {KClO4 + 2 HF + SbF5 -> ClO3F + KSbF6 + H2O}}

Eigenschaften

Perchlorylfluorid ist bis über 400 °C beständig[6][9]. Es wirkt stark brandfördernd (oxidierend) und reagiert, v. a. beim Erhitzen, heftig mit Reduktionsmitteln. Auch viele Beschichtungsmittel, Kunststoffe und Gummi werden angegriffen. Mit Wasser reagiert es nur träge, abhängig vom pH-Wert, zu Perchlor- und Flusssäure.

Die Verbindung eignet sich zur Synthese von (zumeist explosionsfähigen) organischen Derivaten der Perchlorsäure. So können damit durch Reaktion mit Alkoholaten Perchlorsäureester hergestellt werden; mit Phenyllithium (C₆H₅Li) erhält man Perchlorylbenzol C₆H₅ClO₃[10]. Mit reinem Natriummethylat erfolgt die Reaktion explosionsartig.[9] Mit Ammoniak und Aminen können sich Perchlorylamide R(R')N-ClO₃ bilden, die bei unsubstituierten NH-Bindungen sauer wirken.[6]

Sicherheitshinweise

Bei Meerschweinchen führte die inhalative Gabe von 220 mg·m⁻³ Perchlorylfluorid zur Fibrose von Bindegewebe in der Lunge und Chronisch obstruktiver Lungenerkrankung sowie Verminderung der Anzahl von Erythrocyten und Erzeugung von Methämoglobin im Blut.[4]

Bei der Durchführung chemischer Reaktionen mit Perchlorylfluorid kam es in der Vergangenheit wiederholt zu unvorhergesehen Explosionen.[11] Adäquate Sicherheitsausrüstung ist deshalb unerlässlich.

Einzelnachweise

Eintrag zu Perchlorylfluorid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 30. Juli 2013. (JavaScript erforderlich)
Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 7616-94-6 bzw. Perchlorylfluorid), abgerufen am 2. November 2015.
Eintrag zu Trioxychlorofluoride in der ChemIDplus-Datenbank der United States National Library of Medicine (NLM), abgerufen am 12. August 2021.
Spravochnik po Toksikologii i Gigienicheskim Normativam, Pg. 199, 1999.
Pennsalt Chemicals Corp., Technical Div., New Products.
A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 491.
Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band I, Ferdinand Enke, Stuttgart 1975, ISBN 3-432-02328-6, S. 180.
C. A. Wamser et al.: Perchloryl fluoride. In: Aaron Wold and John K. Ruff (Hrsg.): Inorganic Syntheses. Band 14. McGraw-Hill Book Company, Inc., 1973, ISBN 07-071320-0 (defekt), S. 29–33 (englisch).
L. Roth, U. Weller-Schäferbarthold: Gefährliche Chemische Reaktionen - Potentiell gefährliche chemische Reaktionen zu über 1750 Stoffen, Eintrag für Perchlorylfluorid, CD-ROM Ausgabe 4/2019, ecomed Sicherheit Landsberg/Lech, ISBN 978-3-609-48040-4.
Cotton-Wilkinson, Anorganische Chemie, 3. Auflage, Verlag Chemie 1974 ISBN 3-527-25503-6.
Perchloryl fluoride: A further warning. In: Journal of Organometallic Chemistry. Band 91, Nr. 1, 20. Mai 1975, S. C20, doi:10.1016/S0022-328X(00)91886-2.

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[GESTIS-1] Eintrag zu Perchlorylfluorid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 30. Juli 2013. (JavaScript erforderlich)

[2] Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 7616-94-6 bzw. Perchlorylfluorid), abgerufen am 2. November 2015.

[chemid-3] Eintrag zu Trioxychlorofluoride in der ChemIDplus-Datenbank der United States National Library of Medicine (NLM), abgerufen am 12. August 2021.

[Spravochnik-4] Spravochnik po Toksikologii i Gigienicheskim Normativam, Pg. 199, 1999.

[pcc-5] Pennsalt Chemicals Corp., Technical Div., New Products.

[Holleman-Wiberg-6] A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 491.

[brauer-7] Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band I, Ferdinand Enke, Stuttgart 1975, ISBN 3-432-02328-6, S. 180.

[IS14-8] C. A. Wamser et al.: Perchloryl fluoride. In: Aaron Wold and John K. Ruff (Hrsg.): Inorganic Syntheses. Band 14. McGraw-Hill Book Company, Inc., 1973, ISBN 07-071320-0 (defekt), S. 29–33 (englisch).

[Roth_Weller_CD-ROM-9] L. Roth, U. Weller-Schäferbarthold: Gefährliche Chemische Reaktionen - Potentiell gefährliche chemische Reaktionen zu über 1750 Stoffen, Eintrag für Perchlorylfluorid, CD-ROM Ausgabe 4/2019, ecomed Sicherheit Landsberg/Lech, ISBN 978-3-609-48040-4.

[10] Cotton-Wilkinson, Anorganische Chemie, 3. Auflage, Verlag Chemie 1974 ISBN 3-527-25503-6.

[11] Perchloryl fluoride: A further warning. In: Journal of Organometallic Chemistry. Band 91, Nr. 1, 20. Mai 1975, S. C20, doi:10.1016/S0022-328X(00)91886-2.