五氟化锑的性质与应用

发布日期:2023/11/30 9:25:25

五氟化锑，英文名为aromadendrene，常温常压下为无色透明液体。五氟化锑是一种金属锑的衍生物，主要用作无机和有机化学合成试剂，可用于多种含锑功能材料分子的制备。此外，有相关研究报道该物质还可用作多种有机化学反应中的催化剂，可用于催化酯化，缩合，酰胺化等反应，在基础有机化学研究中有一定的应用。

五氟化锑的化学结构式

图1 五氟化锑的化学结构式

分子结构

五氟化锑分子中，以锑原子为中心连接五个氟原子。锑元素占56.17%，氟元素占43.38％，其球棍模型如下图所示：

五氟化锑的球棍模型

图2 五氟化锑的球棍模型

在气相状态下，五氟化锑为三角双锥结构，而在液态和固态时，该物质属单斜晶系，B2₁/m空间群，分子以四聚体的形式呈之字链接排列，具有顺氟桥结构，两个小单元中的锑原子由顺氟桥连接形成扭曲的八面体配位结构。两种Sb-F键平均键长分别为1.82 Å和2.02 Å，两种Sb-F-Sb键角分别为170°和141°。

理化性质

五氟化锑外观呈无色油状液体，有刺激性气味，具有高粘性与吸湿性，溶于过量水和冰醋酸，亦溶于氟化钾、液态二氧化硫等。五氟化锑的化学反应能力很强，它与氢氟酸和氟磺酸可构成超强酸，酸性明显增加，这种超强酸性使其在无机化学中具有特殊的应用尤其是在一些反应需要极端酸性条件的情况下。由于其超酸性质，该物质在无机化学基础研究中被广泛应用，它可以用于溶解一些特殊的无机材料帮助研究人员研究这些材料的性质和反应行为。五氟化锑是一种强氧化剂，具有腐蚀性，能缓慢腐蚀玻璃等物质，受热或遇酸时会分解放出剧毒气体氟气。该物质是一种路易斯酸，其可与水反应，发出声响并生成五氟化锑二水合物，也可与卤素、亚硝酰氟、硫和碳酸钠等物质反应。该物质还具有很强的氧化性和腐蚀性，它能腐蚀皮肤，也能腐蚀玻璃，但几乎不腐蚀石英、铂和铝及不锈钢。该物质可与水反应，与水接触时发出声响生成二水合物。五氟化锑可与卤素反应，生成混合的五卤化物，如将其与碘加热至碘沸点以上时，生成暗棕色的SbF₅I；加热至160-220 ℃时，生成暗绿色的(SbF₅I)₂I晶体。[1]

合成方法

方法一

该物质可由五氯化锑与氟化氢反应制得。首先向装有气体导入管、回流冷凝器、温度计套管的铝制反应器中投入五氯化锑，导入氟化氢气体，加热至停止产生氯化氢后进行冷却，接着将回流冷凝器升温，以蒸出未反应的氟气，最后加热除尽氟化氢。此时反应器中的剩余物即为粗五氟化锑，将其分馏即得该物质成品。

五氟化锑的合成方法

图3 五氟化锑的合成方法

方法二

五氟化锑可由三氧化二锑与过氧化氢和氟化氢反应制得。三氧化二锑与过氧化氢和氟化氢反应，生成H₃OSbF₆，再将H₃OSbF₆与COF₂反应即可制得该物质。

方法三

五氟化锑可由三氧化二锑与氟气反应制得。首先使原料氟气净化，去除氟气中含有不能冷凝的高沸点杂质气体，然后将氟气和三氧化二锑进行合成反应生成液态该物质粗产品，再通过精馏工艺，使液态五氟化锑粗产品气化、冷凝，去除粗产品中的杂质气体后得到高纯度的液态该物质产品。该法设备简单、操作方便、设备运行安全，产品质量稳定、纯度高。

方法四

五氟化锑可由金属锑与氟气反应制备得。将金属锑块进行破碎，加入反应器中，反应器抽负压并加热，以除去反应器和物料中的水份。再向反应器中通入氮气加压到常压，缓慢通入氟气，反应生成该物质蒸汽，反应开始升温，经多次放空直到缓冲罐压力不再上升为止，将该物质蒸汽通过冷凝回流的方式制得五氟化锑成品。[2]

检测方法

五氟化锑可由电感耦合等离子体发射光谱法进行检测。由于该物质中锑元素存在三价和五价两个价态，通过检测三氟化锑的含量即可间接实现对该物质纯度的检测。利用氧化还原滴定法对三价锑含量进行测量，再将样品溶液在206.836 nm处用电感耦合等离子体发射光谱仪进行分析得锑元素总含量。由锑元素总含量中减去三价锑含量，即得五价锑含量。该法简便易行、便于操作，测量精度高，适用于以氟气和单质锑为原料制备的该物质产品纯度的检测。

化学应用

五氟化锑可作为有机化学反应中的催化剂，它可以催化多种有机转化反应如酯化、缩合等。该物质还可用作电子材料，可以用于制备高性能的半导体材料。该物质还可用作高导电性能的固体电解质，可用于高性能的电子器件的制备。五氟化锑还可用作金属的抗腐蚀剂，它可有效地和金属表面形成保护膜，可用于提高金属材料的抗腐蚀性和延长金属制品的使用寿命。该物质可在高分子领域用作聚合物掺杂剂，用于橡胶的制备与表面处理；还可用于石墨插层及氟化石墨的制备等。该物质可与氟磺酸、氟化氢等反应制备超强酸；可在有机化学中用作氟化剂、催化剂，用于制备碳正离子；可在高分子领域用作聚合物掺杂剂，用于橡胶的制备与表面处理；还可用于石墨插层及氟化石墨的制备等。