Pentafluorure de chlore - Définition
La liste des auteurs de cet article est disponible ici.
| Pentafluorure de chlore | |
|---|---|
| Général | |
| No CAS | |
| No EINECS | |
| Propriétés chimiques | |
| Formule brute | ClF5 |
| Masse molaire | 130,445 ± 0,002 g·mol-1 |
| Propriétés physiques | |
| T° fusion | -95 °C |
| T° ébullition | -13,1 °C |
| Masse volumique | ~ 1 900 kg·m-3 à l'état liquide |
| Point critique | 52,7 bar, 142,85 °C |
| | |
Le pentafluorure de chlore est un composé chimique de formule ClF5. C'est un gaz incolore hygroscopique à odeur suffocante, plus lourd que l'air (densité relative de 4,5), et liquide à pression atmosphérique entre -95 °C et -13,1 °C avec une masse volumique d'environ 1 900 kg·m-3. Sa première synthèse remonte à 1963. On l'utilise parfois comme ergol pour la propulsion spatiale (ainsi que pour la propulsion des missiles) avec l'hydrazine N2H4 en raison de ses propriétés physiques, qui permettent son stockage prolongé (y compris en orbite), et de sa densité élevée, qui en fait un comburant légèrement plus efficace que le peroxyde d'azote N2O4.
La molécule ClF5 présente une structure pyramidale carrée, que la théorie VSEPR permet bien d'expliquer :
-
- l'atome de chlore est au centre de la molécule
- l'un des atomes de fluor est lié au chlore par une liaison covalente
- la position diamétralement opposée à cet atome de fluor est occupée par un doublet non liant de l'atome de chlore
- les quatre derniers atomes de fluor s'organisent en deux alignements F-Cl-F orthogonaux formant la base de la pyramide, chaque alignement F-Cl-F permettant une liaison à trois centres et quatre électrons
Les cinq atomes de fluor sont donc liés au chlore par des liaisons de type différent, ce qui se traduit par des longueurs de liaison différentes :
-
- ~ 162 pm pour la liaison Cl-F covalente
- ~ 172 pm pour les liaisons Cl-F impliquées dans une liaison 3c-4e
Ceci a été confirmé par résonance magnétique nucléaire au fluor-19.
Le mode de préparation traditionnel du ClF5 consiste à faire réagir du fluor F2 avec de trifluorure de chlore ClF3 à température et pressions élevées, ou avec un fluorure alcalin tel que KClF4, RbClF4 ou CsClF4 :
- F2 + ClF3 → ClF5
- F2 + KClF4 → ClF5 + KF
Depuis, on a découvert en 1981 que le fluorure de nickel NiF2 est un excellent catalyseur de la synthèse du pentafluorure de chlore.
Le pentafluorure de chlore est un agent fluorant puissant. Il réagit avec l'eau en produisant du perchlorate de fluor FClO4 et du fluorure d'hydrogène HF.
