Fluorek złota(I)

Fluorek złota(I)
Ogólne informacje
Wzór sumarycznyAuF
Masa molowa215,96 g/mol
Identyfikacja
Numer CAS15194-77-1

Fluorek złota(I), AuF – nieorganiczny związek chemiczny z grupy fluorków, w którym złoto występuje na I stopniu utlenienia. Związku tego nie udało się dotychczas wydzielić w stanie stałym, jednak jego istnienie wykazano za pomocą spektrometrii mas[1] i spektroskopii rotacyjnej[2].

Historia syntezy

Fluorek złota na I stopniu utlenienia był jednym z najbardziej nieuchwytnych halogenków metali. Z wstępnych prac teoretycznych przeprowadzonych pod koniec lat 50. XX wieku[3] wyciągnięto nawet wniosek, że taki związek jest niemożliwy do otrzymania[2]. Z tego względu przez trzydzieści kolejnych lat ukazała się tylko jedna publikacja na ten temat. Jej autorzy sugerowali, że zaobserwowali w podczerwieni widmo emisyjne fluorku złota(I), który powstał w wyniku eksplozji drutu wykonanego ze złota w atmosferze fluoru[4]. Uznano jednak, że uzyskane wówczas dowody doświadczalne w znacznym stopniu nie zostały potwierdzone[2]. Teoretyczne prace analizujące możliwe sposoby obserwacji cząsteczek AuF zostały opublikowane przez zespół prof. Schwerdtfegera na przełomie lat 80. i 90. XX wieku[5][6]. W 1992 roku Saenger i Sun donieśli o zaobserwowaniu pasm, które przypisali drganiom cząsteczki AuF, jednak nie byli w stanie ostatecznie wykluczyć, że nie był to wynik obecności takich cząsteczek i jonów, jak AuO, AuF+
 lub AuO+
[7]. Opublikowane w 1995 roku obliczenia Schwerdtfegera wskazały, że obserwowane przez Saengera i Suna częstotliwości rzeczywiście pochodziły od AuF[8]. W międzyczasie opublikowano pracę, w której za pomocą spektrometrii mas obserwowano zarówno kationy AuF+
, jak i aniony AuF−
, co autorzy uznali za dowód istnienia neutralnego AuF[1]. Nie była jednak to obserwacja bezpośrednia. Istnienie obojętnej cząsteczki AuF w fazie gazowej zostało później potwierdzone metodą spektroskopii mikrofalowej z transformacją Fouriera (FTMW)[2]. Przyczyną trudności w wydzieleniu fluorku złota(I) w postaci stałej są niezwykle silne właściwości kompleksujące związków złota z fluorem. Nawet próba zastosowania bardzo słabo koordynującego ksenonu jako reduktora AuF
3 nie zakończyła się syntezą AuF (w czasie tej próby odkryto pierwszy związek z kationem tetraksenonozłota(II))[9].

Otrzymywanie

Gazowy AuF powstaje podczas trawienia wykonanych ze złota błon w plazmie O
2/SF
6 oraz O
2/CF
4[7][8]. Obojętny fluorek złota(I) powstaje najprawdopodobniej również w trakcie neutralizacyjno-rejonizacyjnych doświadczeń w spektrometrze masowym[1]. Inną metodą jest wykorzystanie impulsów lasera zbudowanego z granatu itrowo-glinowego domieszkowanego trójwartościowymi kationami neodymu (laser Nd:YAG) do wzbudzania prekursorów fluorowych na folii ze złota owiniętej wokół pręta szklanego. Zastosowano 0,1% SF
6 i CF
3I w argonie lub neonie w charakterze prekursorów oraz impulsy o długości fali 532 nm i mocy 5–10 mJ na impuls[2].

Budowa i właściwości

Oszacowana energia dysocjacji wiązania Au−F wynosi około 290 kJ/mol[2] (69 kcal/mol; dolna i górna granica tego oszacowania, to odpowiednio 68 kcal/mol i 85 kcal/mol[1]. Zmierzone z wykorzystaniem efektów Starka i Zeemana wartości momentu dipolowego wynoszą odpowiednio μ = 2,03 ±0,05 D dla stanu [17.8]0+ (v = 0) oraz μ = 4,13 ±0,02 D dla stanu Σ+ (v = 0)[10].

Przypisy

  1. ↑ a b c d Detlef Schröder, Jan Hrušák, Inis C. Tornieporth-Oetting, Thomas M. Klapötke i inni. Neutral Gold(I) Fluoride Does Indeed Exist. „Angewandte Chemie International Edition in English”. 33 (2), s. 212–214, 1994. DOI: 10.1002/anie.199402121. 
  2. ↑ a b c d e f Corey J. Evans, Michael C.L. Gerry. Confirmation of the Existence of Gold(I) Fluoride, AuF: Microwave Spectrum and Structure. „Journal of the American Chemical Society”. 122 (7), s. 1560–1561, 2000. DOI: 10.1021/ja9938985. 
  3. ↑ T.C. Waddington. The lattice energies and thermodynamic properties of the hypothetical compounds AuF and CuF. „Transactions of the Faraday Society”. 55, s. 1531–1535, 1959. DOI: 10.1039/TF9595501531. 
  4. ↑ W.W. Rice, W.H. Beattie. Metal atom oxidation lasers. „Chemical Physics Letters”. 19 (1), s. 82–85, 1973. DOI: 10.1016/0009-2614(73)87068-X. 
  5. ↑ Peter Schwerdtfeger, Michael Dolg, W.H. Eugen Schwarz, Graham A. Bowmaker i inni. Relativistic effects in gold chemistry. I. Diatomic gold compounds. „The Journal of Chemical Physics”. 91 (3), s. 1762, 1989. DOI: 10.1063/1.457082. 
  6. ↑ Peter Schwerdtfeger, Peter D.W. Boyd, Stephane Brienne, Anthony K. Burrell. Relativistic effects in gold chemistry. 4. Gold(III) and gold(V) compounds. „Inorganic Chemistry”. 31 (16), s. 3411–3422, 1992. DOI: 10.1021/ic00042a016. 
  7. ↑ a b K.L. Saenger, C.P. Sun. Yellow emission bands produced during gold etching in O
    2    –CF
    4     rf glow-discharge plasmas: Evidence for gas-phase AuF    . „Physical Review A”. 46 (1), s. 670–673, 1992. DOI: 10.1103/PhysRevA.46.670.     
  8. ↑ a b Peter Schwerdtfeger, John S. McFeaters, Michael J. Liddell, Jan Hrušák i inni. Spectroscopic properties for the ground states of AuF, AuF+
    , AuF
    2    , and Au
    2    F
    2    : A pseudopotential scalar relativistic Møller–Plesset and coupled-cluster study    . „The Journal of Chemical Physics”. 103 (1), s. 245, 1995. DOI: 10.1063/1.469637.     
  9. ↑ Konrad Seppelt, Stefan Seidel. Xenon as a Complex Ligand: The Tetra Xenono Gold(II) Cation in AuXe2+
    4    (Sb
    2    F−
    11    )
    2    . „Science”. 290 (5489), s. 117–118, 2000. DOI: 10.1126/science.290.5489.117. PMID: 11021792. Bibcode: 2000Sci...290..117S.     
  10. ↑ Timothy C. Steimle, Ruohan Zhang, Chengbing Qin, Thomas D. Varberg. Molecular-Beam Optical Stark and Zeeman Study of the [17.8]0+ – X1Σ+ (0,0) Band System of AuF. „The Journal of Physical Chemistry A”. 117 (46), s. 11737–11744, 2013. DOI: 10.1021/jp402045k.