Zwaveltetrafluoride

Zwaveltetrafluoride
Structuurformule en molecuulmodel
	Structuurformule van zwaveltetrafluoride
Algemeen
Molecuulformule	SF4
Molmassa	108,05 g/mol
SMILES	FS(F)(F)F
InChI	1S/F4S/c1-5(2,3)4
CAS-nummer	7783-60-0
EG-nummer	232-013-4
PubChem	24555
Wikidata	Q414732
Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen
H-zinnen	H280 - H330 - H314
EUH-zinnen	EUH071
VN-nummer	2418
ADR-klasse	Klasse 2.3
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand	gas
Kleur	kleurloos
Dichtheid	(vloeistof bij −73°C) 1,919 g/cm³
Smeltpunt	−121 °C
Kookpunt	−40,4 °C
Oplosbaarheid in water	(reactie) g/L
Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal	Scheikunde

Zwaveltetrafluoride is een anorganische verbinding tussen zwavel en fluor, met als brutoformule SF₄. Het is bij standaardomstandigheden een kleurloos giftig gas.

Geschiedenis bewerken

De synthese van zwaveltetrafluoride werd voor het eerst gerapporteerd in 1929 door Joseph Fischer en Werner Jaenckner.^[1] Ze lieten kobalt(III)fluoride reageren met zwavel:

\mathrm {4\ CoF_{3}+S\longrightarrow 4\ CoF_{2}+SF_{4}}

Deze reactie gaat reeds op bij kamertemperatuur en verloopt explosief bij verwarming. Om de reactie in de hand te houden moest het reactiemengsel gekoeld worden en verdund door toevoeging van vloeispaat. Wat ze verkregen was een mengsel van verschillende fluoriden, zoals Walter Luchsinger in zijn proefschrift "Uber Schwefel-Fluor-Verbindungen" uit 1936 aantoonde. Naast SF₄ kan dat onder meer SF₂ en S₂F₂ bevat hebben.^[2]

Synthese bewerken

Zwaveltetrafluoride kan bereid worden met de rechtstreekse fluorering van zwavel met fluor op −70 °C:

\mathrm {S+2\ F_{2}\longrightarrow SF_{4}}

Een alternatief dat ook in het laboratorium kan gebruikt worden, is de reactie van zwaveldichloride met natriumfluoride in acetonitril, eventueel met chloor:^[3]

\mathrm {3\ SCl_{2}+4\ NaF\longrightarrow SF_{4}+4\ NaCl+S_{2}Cl_{2}}

\mathrm {SCl_{2}+4\ NaF+Cl_{2}\longrightarrow SF_{4}+4\ NaCl}

Het kan ook bereid worden uit uraniumtetrafluoride (UF₄) dat uit kernafval wordt gewonnen, via de zogenaamde NIFUT (nonmetallic inorganic fluoride from uranium tetrafluoride)-technologie.^[4]^[5] Dit is een tweestapsproces:

Eerst wordt een mengsel van uraniumtetrafluoride en een alkalische verbinding verhit bij 600 °C in contact met lucht. De alkalische verbinding is bij voorkeur een oxide zoals kalium- of cesiumoxide of een hydroxide zoals kaliumhydroxide of cesiumhydroxide. Met kaliumhydroxide is de reactie:

\mathrm {3\ UF_{4}+12\ KOH+O_{2}\longrightarrow 12\ KF+U_{3}O_{8}+6\ H_{2}O}

Daarna wordt het reactieproduct uit de eerste stap verder gereageerd met zwavel en dichloor of dibroom. Het resultaat is gasvormig SF₄ en vaste nevenproducten: metaalhalide (bijvoorbeeld kaliumchloride) en U₃O₈:

\mathrm {U_{3}O_{8}+4\ KF+S+2Cl_{2}\longrightarrow SF_{4}+4\ KCl+U_{3}O_{8}}

Eigenschappen en reacties bewerken

Zwaveltetrafluoride is een kleurloos, niet brandbaar gas met een stekende geur. Het is 3,7 keer zwaarder dan lucht. In water ontleedt het met een heftige reactie, waarbij waterstoffluoride ontstaat. Het is goed oplosbaar in benzeen. Zwaveltetrafluoride is een zwak Lewiszuur.

De kritische temperatuur is 91 °C, het tripelpunt ligt bij een temperatuur van −121 °C en een druk van 1,7 mbar.^[6]

Het is een erg giftig gas dat een irriterende en bijtende werking heeft op ogen en ademhalingsorganen. Het kan een ernstige longbeschadiging veroorzaken. De irriterende werking wordt vooral toegeschreven aan de hydrolyseproducten, waaronder waterstoffluoride en zwaveldioxide, die ontstaan bij contact van het gas met vochtigheid.^[6]

Toepassingen bewerken

Zwaveltetrafluoride wordt gebruikt als reagens voor de selectieve fluorering van organische verbindingen, waaronder organische zuren, ketonen, aldehyden en alcoholen.^[4] Het wordt ook gebruikt om metaaloxiden om te zetten in fluoriden, bijvoorbeeld telluurdioxide in telluurtetrafluoride:

\mathrm {TeO_{2}\ +\ 2\ SF_{4}\longrightarrow \ TeF_{4}\ +\ 2\ SOF_{2}}

Zwavelhexafluoride kan uit zwaveltetrafluoride bereid worden door het te oxideren met zuurstof, waarbij zwaveldioxide als bijproduct ontstaat, of door rechtstreekse fluorering van SF₄ in aanwezigheid van kobalt(III)fluoride.^[7]

Zwaveltetrafluoride kan ook gebruikt worden om tetrafluoretheen te bereiden, door zwaveltetrafluoride te reageren met koolstof op hoge temperatuur (ten minste 900 °C, in een vlamboog).^[8] Zwavelhexafluoride is echter beter geschikt, omdat het niet giftig of corrosief is.

Bronnen, noten en/of referenties

↑ Joseph Fischer & Werner Jaenckner. "Eine neue Fluor-Schwefelverbindung, das Schwefel-4-fluorid (vorläufige Mitteilung)." Zeitschr. für angew. Chemie, 42 (1929), blz. 810. DOI:10.1002/ange.19290423105
↑ F. Brown, P.L. Robinson. "Preparation and Some Physical Properties of Sulphur Tetrafluoride." J. Chem. Soc., 1955, 3147-3151. DOI:10.1039/JR9550003147
↑ U.S. Patent 2992073, "Synthesis of sulfur tetrafluoride" van 11 juli 1961 aan E.I. du Pont de Nemours and Company
↑ ^a ^b U.S. Patent 8367026, "Method of producing sulfur tetrafluoride from uranium tetrafluoride ." van 5 februari 2013 aan Bamidele A. Omotowa.
↑ "SBIR Phase I: NIFUT Technology for recycling fluorides from Uranium Tetrafluoride."
↑ ^a ^b (en) Gegevens van zwaveltetrafluoride in de GESTIS-stoffendatabank van het IFA (geraadpleegd op 19/2/2015)
↑ U.S. Patent 8231855, "Method for production of sulfur hexafluoride from sulfur tetrafluoride " van 31 juli 2012 aan Bamidele A. Omotowa
↑ U.S. Patent 2709186, "Preparation of compounds of fluorine and carbon" van 24 mei 1955 aan E. I. du Pont de Nemours & Company

[1] Joseph Fischer & Werner Jaenckner. "Eine neue Fluor-Schwefelverbindung, das Schwefel-4-fluorid (vorläufige Mitteilung)." Zeitschr. für angew. Chemie, 42 (1929), blz. 810. DOI:10.1002/ange.19290423105

[2] F. Brown, P.L. Robinson. "Preparation and Some Physical Properties of Sulphur Tetrafluoride." J. Chem. Soc., 1955, 3147-3151. DOI:10.1039/JR9550003147

[3] U.S. Patent 2992073, "Synthesis of sulfur tetrafluoride" van 11 juli 1961 aan E.I. du Pont de Nemours and Company

[omotowa-4] U.S. Patent 8367026, "Method of producing sulfur tetrafluoride from uranium tetrafluoride ." van 5 februari 2013 aan Bamidele A. Omotowa.

[5] "SBIR Phase I: NIFUT Technology for recycling fluorides from Uranium Tetrafluoride."

[gestis-6] (en) Gegevens van zwaveltetrafluoride in de GESTIS-stoffendatabank van het IFA (geraadpleegd op 19/2/2015)

[7] U.S. Patent 8231855, "Method for production of sulfur hexafluoride from sulfur tetrafluoride " van 31 juli 2012 aan Bamidele A. Omotowa

[8] U.S. Patent 2709186, "Preparation of compounds of fluorine and carbon" van 24 mei 1955 aan E. I. du Pont de Nemours & Company

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]