一、五氟化碘怎么成鍵的？

五氟化碘IF5中的碘采取sp3d2雜化，其中1個(gè)雜化軌道有2個(gè)電子（即孤對(duì)電子）、另外5個(gè)雜化軌道各有一個(gè)電子，分別與5個(gè)氟生成共價(jià)鍵（為正方形底錐體結(jié)構(gòu)）。

這6個(gè)雜化軌道中被孤對(duì)電子占據(jù)的軌道和另外5個(gè)與氟生成共價(jià)鍵的雜化軌道并不等價(jià)，碘有5個(gè)成鍵電子對(duì)，還有一對(duì)孤電子對(duì)（7-5）/2=1，所以是極性分子。電子構(gòu)型是八面體構(gòu)型，空間構(gòu)型為四角錐形。

二、五氟化碘的介紹

五氟化碘，一種鹵素互化物，無(wú)色液體，在空氣中會(huì)發(fā)生煙霧。與可燃物及有機(jī)物接觸能促進(jìn)燃燒，并能夠腐蝕玻璃。碘的氟化物比碘元素單獨(dú)存在時(shí)的反應(yīng)性、刺激性、腐蝕性更強(qiáng)。與水或潮濕空氣劇烈反應(yīng)，放出劇毒和腐蝕性煙霧，吸入會(huì)中毒，對(duì)皮膚、 眼睛和黏膜有強(qiáng)烈刺激性和腐蝕性。隨著世界氟工業(yè)的迅猛發(fā)展，五氟化碘作為氟工業(yè)重要的原材料和中間體，是一種具有市場(chǎng)潛力、市場(chǎng)前景廣闊的產(chǎn)品。全世界每年生產(chǎn)和消費(fèi)五氟化碘約 2000~ 3000 t 。中國(guó)對(duì)五氟化碘的研發(fā)起步較晚，目前真正能進(jìn)行五氟化碘工業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)不多。國(guó)內(nèi)在五氟化碘的生產(chǎn)上仍然存在工藝技術(shù)瓶頸，不能滿足國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展需求。

三、五氟化碘的用途

由于五氟化碘 （IF5）是一種穩(wěn)定地、可儲(chǔ)存的液體氟源，與其它氟發(fā)生聯(lián)合的機(jī)會(huì)很少，因此可作為一種氟中間體來使用。五氟化碘作為一種通用的氟化劑和強(qiáng)氧化劑，在有機(jī)合成中具有重要的作用，如可用來制備合成全氟烷基碘化物的調(diào)聚劑五氟碘代乙烷： 5 CF2=CF2 + IF5 + 2 I2 → 5 C2F5I 除此之外，五氟化碘還能與異硫氰代烷反應(yīng)生成氟代烴的衍生物，以及合成其他含氟化合物等。

五氟化碘 (IF5) 很少用于氟化普通的有機(jī)化合物，這是由于難以控制其反應(yīng)性。北海道大學(xué)教授 Yoneda 發(fā)現(xiàn) IF5 與三乙胺三氫氟酸鹽(Et3N?3HF)結(jié)合使用顯著提高反應(yīng)的選擇性，使之成為一種低成本的過程和普遍適用的工業(yè)氟化技術(shù)，在各種含氟有機(jī)材料的工業(yè)合成中得以應(yīng)用。使用IF5/Et3N?3HF 鹽作為有機(jī)化合物的氟化試劑，對(duì)于親核加成和親電加成反應(yīng)具有高度的選擇性，各種有機(jī)合成方案如圖所示。

文字及圖片資料來源： 對(duì)于鋰一鹵素互化物非水電池體系的研究，國(guó)外文獻(xiàn)中有過報(bào)道，Park, KH 和 Miles MH 等人首次報(bào)道了用三氟化溴作為鋰電池正極活性物質(zhì)的試驗(yàn)結(jié)果。在國(guó)內(nèi)，楊漢西、張克立等人對(duì)鹵素互化物與鋰構(gòu)成的非水電池體系作過探索。結(jié)果表明，鹵素互化物作為正極活性物質(zhì)，可與鋰構(gòu)成高比能和開路電壓的新一類鋰電池體系。選用 IF5 為正極活性物質(zhì)，對(duì)其構(gòu)成的鋰電電池體系進(jìn)行研究，該電池體系的開路電壓為4.45 V，電池在電流密度不大的情況下可進(jìn)行工作，可望在實(shí)際中得到應(yīng)用。

直接采用 IF5 為液體正極尚有困難。但可讓其溶于具有良好導(dǎo)電性的溶劑中，而 IF5 只作正極活性物質(zhì)來使用，則效果較好。由于IF5 的氧化性相當(dāng)強(qiáng)，因此，選擇溶劑時(shí)應(yīng)注意，要求IF5 在溶劑中相當(dāng)穩(wěn)定，不與溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。選擇溶質(zhì)時(shí)，要求溶質(zhì)在溶劑中有一定的溶解度，而且不與IF5 反 應(yīng)。如LiBF4、LiAsF6、KPF6、LiClO4、Bu4NClO4 等在不同條件下，可不同程度地滿足要求。此外，對(duì)IF5 的濃度也有一定要求，選擇合適的濃度是影響 電池性能的因素之一。選擇 POCl3 為 溶 劑，Bu4NClO4 為電解質(zhì)， 在該電解液中，可在一定的時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定。將 Bu4NClO4 溶解到POCl3 中，配成含 Bu4NClO4 0.25 mol/L 的溶液，然后加入IF5 液體。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)放電電壓(4.45 V)以及熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果，電池反應(yīng)應(yīng)按照下列方程式進(jìn)行： 10 Li + 2 IF5 → I2 + 10 LiF ， EΘ = 4.40 V

實(shí)驗(yàn)結(jié)果為IF5 構(gòu)成非水鋰電池的可能性提供了依據(jù)。然而，POCl3 和 Bu4NClO4 并非是理想的溶劑及電解質(zhì)，貯存性能差，怎樣尋找理想 的溶劑和電解質(zhì)，使電池在貯存過程中無(wú)副反應(yīng)發(fā)生，是很有意 義的研究課題，有待人們進(jìn)一步去探索。 在無(wú)機(jī)氟化方面，五氟化碘目前最大的用途為含氟表面活性劑和防油防水紡織品處理劑生產(chǎn)中的原料，用于合成含氟表面活性劑和含氟織物整理劑的原料，也作為溫和、易于操作的氟化劑，氟化某些金屬。

IF5和HF組成體系是一種比IF5更優(yōu)良的溶劑，可用來制備多種含氟的配合物。相比于其他鹵素化合物，IF5 的反應(yīng)活性較弱，但也能與許多金屬及金屬氧化物反應(yīng)，如與五氧化二釩、五氧化二銻、三氧化鉬、三氧化鎢、三氧化鉻和高錳酸鉀在加熱或煮沸情況下反應(yīng)，相應(yīng)地生成下列化合物： 2VOF3 ? 3IOF3 , SbF5 ? 3IO2F , 2MoO3 ? 3IF5 , WO3 ? 3IF5 , CrO2F2 和 MnO3F，如： KMnO4 + IF5 → MnO3F + IOF3 + KF

標(biāo)簽：氟化用途