五氟化銻，英文名為aromadendrene，常溫常壓下為無(wú)色透明液體。五氟化銻是一種金屬銻的衍生物，主要用作無(wú)機(jī)和有機(jī)化學(xué)合成試劑，可用于多種含銻功能材料分子的制備。此外，有相關(guān)研究報(bào)道該物質(zhì)還可用作多種有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中的催化劑，可用于催化酯化，縮合，酰胺化等反應(yīng)，在基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)研究中有一定的應(yīng)用。

圖1 五氟化銻的化學(xué)結(jié)構(gòu)式

分子結(jié)構(gòu)

五氟化銻分子中，以銻原子為中心連接五個(gè)氟原子。銻元素占56.17%，氟元素占43.38％，其球棍模型如下圖所示：

圖2 五氟化銻的球棍模型

在氣相狀態(tài)下，五氟化銻為三角雙錐結(jié)構(gòu)，而在液態(tài)和固態(tài)時(shí)，該物質(zhì)屬單斜晶系，B2?/m空間群，分子以四聚體的形式呈之字鏈接排列，具有順?lè)鷺蚪Y(jié)構(gòu)，兩個(gè)小單元中的銻原子由順?lè)鷺蜻B接形成扭曲的八面體配位結(jié)構(gòu)。兩種Sb-F鍵平均鍵長(zhǎng)分別為1.82 ?和2.02 ?，兩種Sb-F-Sb鍵角分別為170°和141°。

理化性質(zhì)

五氟化銻外觀呈無(wú)色油狀液體，有刺激性氣味，具有高粘性與吸濕性，溶于過(guò)量水和冰醋酸，亦溶于氟化鉀、液態(tài)二氧化硫等。五氟化銻的化學(xué)反應(yīng)能力很強(qiáng)，它與氫氟酸和氟磺酸可構(gòu)成超強(qiáng)酸，酸性明顯增加，這種超強(qiáng)酸性使其在無(wú)機(jī)化學(xué)中具有特殊的應(yīng)用尤其是在一些反應(yīng)需要極端酸性條件的情況下。由于其超酸性質(zhì)，該物質(zhì)在無(wú)機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)研究中被廣泛應(yīng)用，它可以用于溶解一些特殊的無(wú)機(jī)材料幫助研究人員研究這些材料的性質(zhì)和反應(yīng)行為。五氟化銻是一種強(qiáng)氧化劑，具有腐蝕性，能緩慢腐蝕玻璃等物質(zhì)，受熱或遇酸時(shí)會(huì)分解放出劇毒氣體氟氣。該物質(zhì)是一種路易斯酸，其可與水反應(yīng)，發(fā)出聲響并生成五氟化銻二水合物，也可與鹵素、亞硝酰氟、硫和碳酸鈉等物質(zhì)反應(yīng)。該物質(zhì)還具有很強(qiáng)的氧化性和腐蝕性，它能腐蝕皮膚，也能腐蝕玻璃，但幾乎不腐蝕石英、鉑和鋁及不銹鋼。該物質(zhì)可與水反應(yīng)，與水接觸時(shí)發(fā)出聲響生成二水合物。五氟化銻可與鹵素反應(yīng)，生成混合的五鹵化物，如將其與碘加熱至碘沸點(diǎn)以上時(shí)，生成暗棕色的SbF?I；加熱至160-220 ℃時(shí)，生成暗綠色的(SbF?I)?I晶體。[1]

合成方法

方法一

該物質(zhì)可由五氯化銻與氟化氫反應(yīng)制得。首先向裝有氣體導(dǎo)入管、回流冷凝器、溫度計(jì)套管的鋁制反應(yīng)器中投入五氯化銻，導(dǎo)入氟化氫氣體，加熱至停止產(chǎn)生氯化氫后進(jìn)行冷卻，接著將回流冷凝器升溫，以蒸出未反應(yīng)的氟氣，最后加熱除盡氟化氫。此時(shí)反應(yīng)器中的剩余物即為粗五氟化銻，將其分餾即得該物質(zhì)成品。

圖3 五氟化銻的合成方法

方法二

五氟化銻可由三氧化二銻與過(guò)氧化氫和氟化氫反應(yīng)制得。三氧化二銻與過(guò)氧化氫和氟化氫反應(yīng)，生成H?OSbF?，再將H?OSbF?與COF?反應(yīng)即可制得該物質(zhì)。

方法三

五氟化銻可由三氧化二銻與氟氣反應(yīng)制得。首先使原料氟氣凈化，去除氟氣中含有不能冷凝的高沸點(diǎn)雜質(zhì)氣體，然后將氟氣和三氧化二銻進(jìn)行合成反應(yīng)生成液態(tài)該物質(zhì)粗產(chǎn)品，再通過(guò)精餾工藝，使液態(tài)五氟化銻粗產(chǎn)品氣化、冷凝，去除粗產(chǎn)品中的雜質(zhì)氣體后得到高純度的液態(tài)該物質(zhì)產(chǎn)品。該法設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、設(shè)備運(yùn)行安全，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、純度高。

方法四

五氟化銻可由金屬銻與氟氣反應(yīng)制備得。將金屬銻塊進(jìn)行破碎，加入反應(yīng)器中，反應(yīng)器抽負(fù)壓并加熱，以除去反應(yīng)器和物料中的水份。再向反應(yīng)器中通入氮?dú)饧訅旱匠?，緩慢通入氟氣，反?yīng)生成該物質(zhì)蒸汽，反應(yīng)開(kāi)始升溫，經(jīng)多次放空直到緩沖罐壓力不再上升為止，將該物質(zhì)蒸汽通過(guò)冷凝回流的方式制得五氟化銻成品。[2]

檢測(cè)方法

五氟化銻可由電感耦合等離子體發(fā)射光譜法進(jìn)行檢測(cè)。由于該物質(zhì)中銻元素存在三價(jià)和五價(jià)兩個(gè)價(jià)態(tài)，通過(guò)檢測(cè)三氟化銻的含量即可間接實(shí)現(xiàn)對(duì)該物質(zhì)純度的檢測(cè)。利用氧化還原滴定法對(duì)三價(jià)銻含量進(jìn)行測(cè)量，再將樣品溶液在206.836 nm處用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀進(jìn)行分析得銻元素總含量。由銻元素總含量中減去三價(jià)銻含量，即得五價(jià)銻含量。該法簡(jiǎn)便易行、便于操作，測(cè)量精度高，適用于以氟氣和單質(zhì)銻為原料制備的該物質(zhì)產(chǎn)品純度的檢測(cè)。

化學(xué)應(yīng)用

五氟化銻可作為有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中的催化劑，它可以催化多種有機(jī)轉(zhuǎn)化反應(yīng)如酯化、縮合等。該物質(zhì)還可用作電子材料，可以用于制備高性能的半導(dǎo)體材料。該物質(zhì)還可用作高導(dǎo)電性能的固體電解質(zhì)，可用于高性能的電子器件的制備。五氟化銻還可用作金屬的抗腐蝕劑，它可有效地和金屬表面形成保護(hù)膜，可用于提高金屬材料的抗腐蝕性和延長(zhǎng)金屬制品的使用壽命。該物質(zhì)可在高分子領(lǐng)域用作聚合物摻雜劑，用于橡膠的制備與表面處理；還可用于石墨插層及氟化石墨的制備等。該物質(zhì)可與氟磺酸、氟化氫等反應(yīng)制備超強(qiáng)酸；可在有機(jī)化學(xué)中用作氟化劑、催化劑，用于制備碳正離子；可在高分子領(lǐng)域用作聚合物摻雜劑，用于橡膠的制備與表面處理；還可用于石墨插層及氟化石墨的制備等。

危害性

五氟化銻具有極其強(qiáng)的腐蝕性，該物質(zhì)可腐蝕皮膚和玻璃，身體任何部位的直接接觸都有較大的危險(xiǎn)性。該物質(zhì)遇水會(huì)分解產(chǎn)生具有強(qiáng)腐蝕性的氟化氫氣體和強(qiáng)腐蝕性的氫氟酸，因此在使用時(shí)應(yīng)該盡量避免其與水的直接接觸。

參考文獻(xiàn)

[1] Pradyot Patnaik, Handbook of Inorganic Chemicals [M]. 2002: 52-53.

[2] 謝國(guó)輝,羅建文.一種五氟化銻的制備方法及反應(yīng)器: CN201310579267.6[P].