ज़ेनॉन डाईफ्लोराइड

ज़ेनॉन डाईफ्लोराइड रासायनिक सूत्र के साथ एक प्रभावशाली फ्लुओरिनी-कारक है, और सबसे स्थिर ज़ेनॉन यौगिकों में से एक है। अधिकांश सहसंयोजक बंध अकार्बनिक फ्लोराइड की तरह यह नमी के प्रति संवेदनशील है। यह जल वाष्प के संपर्क में आने पर रासायनिक अपघटन होता है, लेकिन अन्यथा भंडारण में स्थिर रहता है। ज़ेनॉन डाईफ्लोराइड एक सघन, रंगहीन क्रिस्टलीय ठोस है।

इसमें एक अप्रिय गंध और निम्न वाष्प दाब होती है।

संरचना
ज़ेनॉन डाईफ्लोराइड वाष्प अवस्था में Xe-F बंध लंबाई 197.73±0.15 पीएम और ठोस अवस्था में 200 पिकोमीटर के साथ एक रैखिक अणु है। ठोस में संकुलन व्यवस्था से पता चलता है कि प्रतिवेश अणुओं के फ्लोरीन परमाणु प्रत्येक  अणु के मध्यवर्ती क्षेत्र से संरक्षित करते हैं। यह वीएसईपीआर सिद्धांत के अनुमान से सहमत है, जो अनुमान लगाता है कि जीनॉन परमाणु के मध्यवर्ती क्षेत्र के आसपास गैर-आबन्ध वाले इलेक्ट्रॉनों के 3 युग्म होते हैं।

उच्च दबावों पर, ज़ेनॉन डाईफ्लोराइड के नए तरह के गैर-आणविक रूपों को प्राप्त किया जा सकता है। ~50 जीपीए के दबाव में, ग्रेफाइट की तरह द्वि-आयामी संरचना में जुड़ी  इकाइयों से युक्त अर्धचालक में परिवर्तित हो जाता है। 70 जीपीए (गीगापास्कल) से ऊपर के उच्च दबावों पर, यह धात्विक हो जाता है, और  इकाइयों वाली त्रि-आयामी संरचना का निर्माण करता है। हालांकि, हाल के एक सैद्धांतिक अध्ययन ने इन प्रायोगिक परिणामों पर संदेह व्यक्त किया है।

Xe-F आबन्ध दुर्बल होता हैं। XeF2 की कुल आबन्ध ऊर्जा 267.8 किलो जूल/मोल (64.0 kcal/mol) है, जिसमें पहले और दूसरे आबन्ध की ऊर्जा क्रमशः 184.1 किलो जूल/मोल (44.0 kcal/mol) और 83.68 किलो जूल/मोल (20.00 kcal/mol) होती है। हालांकि,, KrF2 की तुलना में बहुत अधिक प्रबल है, जिसकी कुल आबन्ध ऊर्जा केवल 92.05 किलो जूल/मोल (22.00 किलो कैलोरी/मोल) होता है।

संश्लेषण
संश्लेषण सरल प्रतिक्रिया से आगे बढ़ता है:


 * Xe + F2 → XeF2

प्रतिक्रिया के लिए ऊष्मा, विकिरण या विद्युत निर्वहन की आवश्यकता होती है। और उत्पाद ठोस है। यह निर्वात लाइन का उपयोग करके प्रभाजी आसवन या प्रवरणशील संघनन द्वारा शुद्ध किया जाता है।

XeF2 की पहली प्रकाशित रिपोर्ट अक्टूबर 1962 में चेर्निक और अन्य द्वारा प्रकाशित की गई थी। हालाँकि, बाद में प्रकाशित XeF2 संभवतः सबसे पहले 1962 के प्रारंभ में, जर्मनी के म्यूनस्टर विश्वविद्यालय में रुडोल्फ हॉपी द्वारा एक विद्युत निर्वहन में फ्लोरीन और ज़ेनॉन गैस के मिश्रण पर प्रतिक्रिया करके बनाया गया था। इन रिपोर्टों के तुरंत बाद, आर्गनोन राष्ट्रीय प्रयोगशाला की चेरविक और मैथेसन ने XeF2 के संश्लेषण की सूचना दी पारदर्शी एल्यूमिना गवाक्ष के साथ एक पूर्ण-निकल प्रणाली का उपयोग करके की, जिसमें XeF2 देने के लिए एक पराबैंगनी स्रोत द्वारा विकिरण पर समान भागों मे जीनॉन और फ्लोरीन गैस कम दबाव पर प्रतिक्रिया करते हैं। विलियमसन ने बताया कि एक स्रोत के रूप में सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके एक शुष्क पाइरेक्स कांच बल्ब में वायुमंडलीय दबाव पर प्रतिक्रिया समान रूप से अच्छी तरह से कार्य करती है। यह ध्यान दिया गया कि संश्लेषण मेघाच्छादित के दिनों में भी कार्य करता है।

पिछले संश्लेषणों में हायड्रोजन फ्लोराइड को हटाने के लिए फ्लोरीन गैस अभिकारक को शुद्ध किया गया था। स्माल्क और लुटार ने पाया कि यदि इस चरण को छोड़ दिया जाता है तो प्रतिक्रिया की दर मूल दर से चार गुना बढ़ जाती है।

1965 में, डाइऑक्सीजन डाईफ्लोराइड के साथ ज़ेनॉन गैस पर प्रतिक्रिया करके इसे भी संश्लेषित किया गया था।

घुलनशीलता
विलयन जैसे ब्रोमीन पेंटाफ्लोराइड, ब्रोमीन ट्राइफ्लोराइड , आयोडीन पेंटाफ्लोराइड , निर्जलीकरण हाइड्रोजन फ्लोराइड, और मिथाइल सायनाइड में बिना किसी कमी या ऑक्सीकरण के घुलनशील है। हाइड्रोजन फ्लोराइड में घुलनशीलता 29.95 डिग्री सेल्सियस पर 167 ग्राम प्रति 100 ग्राम हाइड्रोजन फ्लोराइड पर उच्च है।

व्युत्पन्न ज़ेनॉन यौगिक
अन्य ज़ेनॉन यौगिकों को ज़ेनॉन डाईफ्लोराइड से प्राप्त किया जा सकता है। अस्थिर ऑर्गनोक्सेनॉन यौगिक उत्पन्न करने के लिए को हेक्साफ्लोरोएथेन को विकिरणित करके  मूलक (रसायन विज्ञान) उत्पन्न करने और  के ऊपर से गैस प्रवाहित करके बनाया जा सकता है। परिणामस्वरूप मोमयुक्त सफेद ठोस कमरे के तापमान पर 4 घंटे के अंदर पूरी तरह से विघटित हो जाता है।

XeF+ धनायन एक प्रबल फ्लोराइड प्रतिग्रहीता के साथ ज़ेनॉन डाइफ्लुओराइड के संयोजन से बनता है, जैसे तरल एंटीमनी पेंटाफ्लोराइड की अधिकता मे होता है:



2–3 वायुमंडल के दबाव में इस हल्के पीले विलयन में जीनॉन गैस मिलाने से अनुचंबकीय आयन युक्त एक हरे रंग का विलयन बनता है, जिसमें Xe−Xe आबन्ध होता है: "apf" तरल  में विलयन को दर्शाता है


 * 3 Xe(g) + (apf) + (l) 2 (apf) + (apf)

यह प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है; विलयन से ज़ेनॉन गैस आयन ज़ेनॉन गैस पर वापस जाने के लिए और  को हटाने का कारण बनता है, और विलयन का रंग हल्का पीला हो जाता है।

तरल हाइड्रोजन फ्लोराइड की उपस्थिति में - 30 °C पर हरे रंग के विलयन से गहरे हरे रंग के क्रिस्टल अवक्षेपित किए जा सकते हैं:


 * (apf) + 4 (apf) → (s) + 3 (apf)

एक्स -किरण क्रिस्टलिकी प्रसदर्शित करती है कि इस यौगिक में Xe-Xe आबन्ध की लंबाई 309 पिकोमीटर है, जो एक बहुत दुर्बल आबन्ध का संकेत है। आयन समइलेक्ट्रॉनिकता  आयन है, जो अत्यधिक हरा भी है।

समन्वय रसायन
XeF2 में आबन्ध अणु को तीन-केंद्र चार-इलेक्ट्रॉन आबन्ध मॉडल द्वारा पर्याप्त रूप से वर्णित किया गया है।

XeF2 धातुओं के संकुल (रसायन विज्ञान) में लिगैंड के रूप में कार्य कर सकता है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन फ्लोराइड विलयन में:


 * Mg(AsF6)2 + 4 XeF2 → [Mg(XeF2)4](AsF6)2

क्रिस्टलिकी विश्लेषण से पता चलता है कि मैग्नीशियम परमाणु 6 फ्लोरीन परमाणुओं के लिए समन्वित है। फ्लोरीन परमाणुओं में से चार को चार ज़ेनॉन डाईफ्लोराइड लिगैंड्स के लिए अधीन किया जाता है जबकि अन्य दो cis- लिगेंड्स का एक युग्म होता हैं।

इसी तरह की प्रतिक्रिया है:


 * Mg(AsF6)2 + 2 XeF2 → [Mg(XeF2)2](AsF6)2

इस उत्पाद की क्रिस्टल संरचना में मैग्नीशियम परमाणु अष्टफलकीय-समन्वित है और XeF2 लिगेंड अक्षीय होते हैं जबकि लिगेंड मध्यवर्ती होते हैं।

प्रारूप के उत्पादों के साथ ऐसी कई प्रतिक्रियाएं [Mx(XeF2)n](AF6)x देखी गई है, जहाँ M कैल्शियम, स्ट्रोंटियम, बेरियम, लेड, चाँदी, लेण्टेनियुम, या नीयोडिमियम हो सकता है और A आर्सेनिक, एंटीमनी या फास्फोरस हो सकता है।

2004 में, एक विलयन के संश्लेषण के परिणाम जहां धनायनित केंद्रों का भाग केवल XeF2 द्वारा समन्वित किया गया था फ्लोरीन परमाणु प्रकाशित किए गए थे। प्रतिक्रिया के रूप में लिखा जा सकता है:


 * 2 Ca(AsF6)2 + 9 XeF2 → Ca2(XeF2)9(AsF6)4.

इस प्रतिक्रिया के लिए ज़ेनॉन डाईफ्लोराइड की एक बड़ी मात्रा की आवश्यकता होती है। लवण की संरचना ऐसी है कि आधा Ca2+ आयन ज़ेनॉन डाईफ्लोराइड से फ्लोरीन परमाणुओं द्वारा समन्वित होते हैं, जबकि अन्य Ca2+ आयन दोनों XeF2 और द्वारा समन्वित होते हैं।

फ्लुओरिनी-कारक के रूप में
ज़ेनॉन डाईफ्लोराइड एक प्रबल फ्लुओरिनी और ऑक्सीकरण कारक है। फ्लोराइड आयन प्रतिग्रहीता के साथ, यह  और  प्रजातियां बनाता है जो और भी अधिक प्रभावशाली फ्लुओरीनित हैं।

ज़ेनॉन डाईफ्लोराइड से गुजरने वाली फ्लुओरीनीकरण प्रतिक्रियाओं में से हैं:

Ph3TeF + XeF2 → Ph3TeF3 + Xe 2 CrO2F2 + XeF2 → 2 CrOF3 + Xe +O2
 * ऑक्सीकरण फ्लुओरीनीकरण:
 * अपचयी फ्लुओरीनीकरण:
 * ऐरोमैटिक फ्लुओरीनीकरण:
 * fluor1.png


 * fluor2.png
 * एल्केन फ्लुओरीनीकरण:
 * fluor3.png
 * मूलक फ्लुओरीनीकरण मूलक डाइकार्बाक्सिलेटिव फ्लुओरीनीकरण प्रतिक्रियाओं में, हन्सडीकर-प्रकार की प्रतिक्रियाएँ जहाँ ज़ेनॉन डाईफ्लोराइड का उपयोग मूलक मध्यवर्ती के साथ-साथ फ्लोरीन स्थानातरण स्रोत उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, और एरील सिलेन्स से एरील मूलक उत्पन्न करने में किया जाता है:


 * Xe decarboxylation.tif

यह प्रवरणशील है कि यह किस परमाणु के बारे में फ्लुओरीनीकरण करता है, जिससे यह कार्बनिक यौगिकों में अन्य पदार्थों को स्पर्श किए बिना विषम परमाणु के फ्लुओरिनी के लिए एक उपयोगी अभिकर्मक बन जाता है। उदाहरण के लिए, यह ट्राइमिथाइलार्सिन में आर्सेनिक परमाणु को फ्लुओरीनीकरण करता है, लेकिन मिथाइल समूहो को अपरिष्कृत रूप मे छोड़ देता है:
 * + →  + Xe

इसी तरह XeF2 का उपयोग n-फ्लोरोअमोनियम लवण तैयार करने के लिए किया जा सकता है, जो कार्बनिक संश्लेषण में फ्लोरीन स्थानांतरण अभिकर्मकों (उदाहरण के लिए, फ्लोरीन) के रूप में उपयोगी होता है, जो तृतीयक अमाइन से संबंधित है:
 * [R-$600 Pa$(CH2CH2)3N:][] + XeF2 + NaBF4 → [R-$+ N$(CH2CH2)3$+ N$-F]]2 + NaF + Xe

ऑक्सीकरण रूप से डाईकार्बाक्सिलेट कार्बोज़ाइलिक अम्ल को इसी हेलोऐल्केन में परिवर्तित कर देगा:
 * RCOOH + XeF2 → RF + CO2 + Xe + HF

सिलिकॉन टेट्राफ्लोराइड को द्वारा फ्लुओरीनीकरण में उत्प्रेरक के रूप में कार्य करने के लिए पाया गया है।

निक्षारण के रूप में
जीनॉन डाइफ्लुओराइड का उपयोग सिलिकॉन के लिए एक समदैशिक गैसीय निक्षारण के रूप में भी किया जाता है, विशेष रूप से सूक्ष्म-विद्युत-यांत्रिक प्रणाली (एमईएमएस) के उत्पादन में, जैसा कि 1995 में पहली बार प्रदर्शित किया गया था। व्यवसायिक प्रणालियाँ एक विस्तार कक्ष के साथ स्पंदन निक्षारण का उपयोग करती हैं। अतः ब्रेज़ल, डोकमेसी, एट अल और अन्य इस प्रक्रिया का वर्णन करते हैं:

निक्षारण का तंत्र इस प्रकार है। सबसे पहले, XeF2 सिलिकॉन की सतह पर ज़ेनॉन और फ्लोरीन परमाणुओं को अवशोषित और अलग कर देता है। सिलिकॉन निक्षारण प्रक्रिया में फ्लोरीन मुख्य निक्षारण है। और XeF2 के साथ सिलिकॉन का वर्णन करने वाली प्रतिक्रिया है
 * 2 XeF2 + Si → 2 Xe + SiF4

XeF2 अपेक्षाकृत उच्च निक्षारण दर है और सिलिकन निक्षारण के लिए प्रतिक्रियाशील-आयन निक्षारण या बाहरी ऊर्जा स्रोतों की आवश्यकता नहीं होती है।

बाहरी संबंध

 * WebBook page for XeF2