高氯酰氟

提示：此条目的主题不是高氯酸氟。

高氯酰氟^[5]是具有化学式ClFO
3的活泼气体，具有类似于汽油和煤油的独特甜味^[6]。有毒，是一种强大的氧化剂和氟化剂。是高氯酸的酸性氟化物 。

高氯酰氟
IUPAC名 Perchloryl fluoride
别名	Chlorine oxyfluoride, Perchlorofluoride, Chlorine fluorine oxide, Trioxychlorofluoride, Perchloric acid fluoride
识别
CAS号	7616-94-6
PubChem	24258
ChemSpider	22680
SMILES	FCl(=O)(=O)=O
InChI	1/ClFO3/c2-1(3,4)5
InChIKey	XHFXMNZYIKFCPN-UHFFFAOYAO
EINECS	231-526-0
RTECS	SD1925000
性质
化学式	ClO3F
摩尔质量	102.4496 g·mol⁻¹
外观	无色气体
氣味	甜味
密度	1.434 g/cm^3
熔点	−147.8 °C（125 K）
沸点	−46.7 °C（226 K）
溶解性（水）	0.06 g/100 ml (20 °C)
蒸氣壓	10.5 atm (20°C)^[1]
黏度	3.91 x 10^−3 Pa.s (@ melting point)
结构
分子构型	四面体^[2]^:373
热力学
ΔfHm^⦵298K	-21.42 kJ/mol ^[3]^:380
S^⦵298K	278.97 J/(mol*K)
危险性
主要危害	腐蚀性，氧化性，毒性
NFPA 704	0 3 3
PEL	TWA 3 ppm (13.5 mg/m^3)^[1]
TLV	3 ppm
致死量或浓度：
LC50（中位浓度）	385 ppm (rat, 4 hr) 451 ppm (dog, 4 hr)^[4]
LCLo（最低）	2000 ppm (rat, 40 min) 451 ppm (dog, 4 hr)^[4]
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

尽管高氯酰氟的生成焓_^（ ΔH_f^°=-5.2千卡/摩尔）很小，但它是热力学稳定的，在400℃才分解。^[2]:380对还原剂和阴离子具有很强的反应性，但氯原子充当亲电体。^[2]:382 与还原剂如金属酰胺、金属、氢化物等发生爆炸性反应^[6]。与氯酰氟不同，其在水中的水解非常缓慢。

合成与化学

高氯酰氟主要由氟化高氯酸盐产生。常用五氟化锑作为氟化剂： ^{[2]:372–373}

ClO−
4 + 3 HF + 2 SbF
5 → ClO
3F + H
3O+
+ 2 SbF−
6

ClO
3F与醇反应生成烷基高氯酸盐，这是对震动极其敏感的炸药。 ^[7] 在路易斯酸存在下，它可用于通过亲电芳香取代将–ClO
3基团引入芳香环。 ^[8]

应用

高氯酰氟在有机化学中用作温和的氟化剂。^{[2] :383} 它是第一种工业上的亲电氟化剂，自20世纪60年代起用于生产氟化类固醇。^[7] 在氯化铝存在下，它也被用作芳族化合物的亲电子高氯化试剂。^[9]

研究了高氯酰氟作为高性能液体火箭燃料氧化剂的用途。^[10] 与五氟化氯和五氟化溴相比，它具有明显更低的比冲 ，但不会腐蚀容器。 不需要低温储存。 火箭燃料化学家John Drury Clark在他的书《Ignition！》中报道称 ^[11]高氯酰氟与全卤素氧化剂如三氟化氯和五氟化氯完全混溶，这种混合物提供了适当燃烧含碳燃料所需的氧气。

它也可以作用于光電火焰光度計（英语：Photoelectric flame photometer）的激发源。 ^[12]

安全

高氯酰氟氟化物是有毒的，TLV（英语：Threshold limit value）为3ppm。^[13] 它对肺和眼睛具有强烈的刺激性，能够灼伤暴露的皮肤。其IDLH水平为100 ppm。^[14] 接触的症状包括头晕、头痛、晕厥和紫绀。 暴露于毒性水平会导致严重的呼吸道炎症和肺水肿。^[10]

参考文献

1. NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards 0490
2. Harry Julius Emeléus; A. G. Sharpe. Advances in inorganic chemistry and radiochemistry, Volume 18. Academic Press. 1976. ISBN 0-12-023618-4. 
3. NIST Chemistry WebBook, SRD 69. 2018 [2019-08-24]. （原始内容于2020-06-03）.  |article=被忽略 (帮助)
4. Perchloryl fluoride. Immediately Dangerous to Life and Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). 
5. Chemical Science and Technology Laboratory. Perchloryl fluoride. National Institute of Standards and Technology. [2009-11-28]. （原始内容于2020-06-03）. 
6. Jared Ledgard. The Preparatory Manual of Explosives 3rd. Lulu.com. 2007: 77. ISBN 0-615-14290-7. 
7. Peer Kirsch. Modern fluoroorganic chemistry: synthesis, reactivity, applications. Wiley-VCH. 2004: 74. ISBN 3-527-30691-9. 
8. Peter Bernard David De la Mare. Electrophilic halogenation: reaction pathways involving attack by electrophilic halogens on unsaturated compounds. CUP Archive. 1976: 63. ISBN 0-521-29014-7. 
9. Inman, C. E.; Oesterling, R. E.; Tyczkowski, E. A. Reactions of Perchloryl Fluoride with Organic Compounds. I. Perchlorylation of Aromatic Compounds1. Journal of the American Chemical Society. 1958-10-01, 80 (19): 5286–5288. ISSN 0002-7863. doi:10.1021/ja01552a069. 
10. John Burke Sullivan; Gary R. Krieger. Clinical environmental health and toxic exposures 2nd. Lippincott Williams & Wilkins. 2001: 969. ISBN 0-683-08027-X. 
11. 存档副本 (PDF). [2019-08-24]. （原始内容 (PDF)于2019-07-16）. 
12. Schmauch, G. E.; Serfass, E. J. The Use of Perchloryl Fluoride in Flame Photometry. Applied Spectroscopy. 1958, 12 (3): 98–102. Bibcode:1958ApSpe..12...98S. doi:10.1366/000370258774615483. 
13. National Institute for Occupational Safety and Health. NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. Centers for Disease Control and Prevention. [2013-10-31]. （原始内容于2013-11-03）. 
14. National Institute for Occupational Safety and Health. Documentation for Immediately Dangerous To Life or Health Concentrations (IDLHs). Centers for Disease Control and Prevention. [2013-10-31]. （原始内容于2013-11-03）.