Esafluoruro di xeno
# Esafluoruro di xeno

L'esafluoruro di xeno è il composto chimico di formula $XeF_6,$ dove lo xeno ha numero di ossidazione +6. A temperatura ambiente è un solido incolore facilmente volatile. Allo stato liquido e gassoso è di colore giallo. Ha forti proprietà ossidanti e fluoruranti, ed è più reattivo degli omologhi inferiori $XeF_2$ e $XeF_4,$ ma non è un composto di uso comune. Si decompone rapidamente a contatto con l'acqua.

## Struttura molecolare e configurazione elettronica

A differenza di $XeF_2$ e $XeF_4,$ la struttura di $XeF_6$ è stata chiarita solo dopo vari anni dalla prima sintesi, che avvenne nel 1963. In fase gassosa il composto è monomerico. La teoria VSEPR prevedrebbe una struttura piramidale a base pentagonale $(AX_6E),$ a causa della presenza di sei leganti fluoruro e di una coppia di elettroni non condivisa. Studi di diffrazione elettronica accoppiati a calcoli teorici indicano che allo stato fondamentale la simmetria del composto è $C_{3v},$ mentre una struttura con simmetria $O_h$ richiede un'energia di pochissimo superiore, suggerendo che il minimo della superficie di energia è ben poco profondo. Secondo Konrad Seppelt, specialista di chimica dei gas nobili e del fluoro, "la miglior descrizione della struttura è quella di una coppia di elettroni mobile che si sposta su facce e spigoli dell'ottaedro e lo distorce in modo dinamico."

In soluzione, studi di spettroscopia NMR $^{129}Xe$ e $^{19}F$ indicano che il composto assume una struttura tetramerica, con quattro atomi equivalenti di xeno disposti ai vertici di un tetraedro, attorniati da 24 atomi di fluoro che si scambiano continuamente di posizione.

Allo stato solido $XeF_6$ cristallizza in 6 possibili modificazioni, alcune delle quali contengono ioni $XeF_5^+$ e ponti di ioni $F^-.$

## Sintesi

$XeF_6$ originariamente era preparato mantenendo una miscela di $Xe/F_2$ 1:20 in un recipiente di nichel sotto pressione (6 MPa), scaldando ad alta temperatura (250-300 °C) per lungo tempo. Usando $NiF_2$ come catalizzatore la reazione si può condurre anche a 120 °C con un rapporto $Xe/F_2$ molto più basso, 1:5.

## Reattività

In generale $XeF_6$ è più reattivo di $XeF_2$ e $XeF_4,$ ed è caratterizzato da forti proprietà ossidanti e fluoruranti. $XeF_6$ è un composto stabile che si può conservare per tempo illimitato in recipienti di nichel. Non si può conservare in recipienti di vetro o quarzo, dato che reagisce con la silice fino a formare $XeO_3,$ che è pericolosamente esplosivo:

    $2XeF_6$ + $SiO_2$ → $2XeOF_4$ + $SiF_4$
    $2XeOF_4$ + $SiO_2$ → $2XeO_2F_2$ + $SiF_4$
    $2XeO_2F_2$ + $SiO_2$ → $2XeO_3$ + $SiF_4$

### Idrolisi

Anche a contatto con l'acqua $XeF_6$ reagisce rapidamente formando $XeO_3:$

    $XeF_6$ + $H_2O$ → $XeOF_4$ + 2HF
    $XeOF_4$ + $H_2O$ → $XeO_2F_2$ + 2HF
    $XeO_2F_2$ + $H_2O$ → $XeO_3$ + 2HF

In soluzione fortemente alcalina il decorso della reazione di idrolisi è diverso, con disproporzione dello xeno e formazione dello ione perxenato, dove lo xeno ha numero di ossidazione +8:

    $2XeF_6$ + 16OH → $XeO_6^{4-}$ + Xe + $O_2$ + $12F^-$ + $8H_2O$

### Come donatore di ioni fluoruro

In queste reazioni si formano cationi fluorurati dello xeno. $XeF_6$ reagisce con vari pentafluoruri come ad esempio $RuF_5,$ $AsF_5,$ $SbF_5,$ $VF_5$ e $PtF_5.$ Si ha la formazione del catione $XeF_5^+,$ isoelettronico e isostrutturale con $IF_5:$

    $XeF_6$ + $RuF_5$ → $[XeF_5]^+[RuF_6]^-$

È noto anche il catione $[Xe_2F_{11}]^+.$

### Come accettore di ioni fluoruro

In queste reazioni si formano anioni fluorurati dello xeno. La capacità di accettare ioni fluoruro è caratteristica di $XeF_6,$ mentre in $XeF_2$ questo tipo di reattività è assente, e in $XeF_4$ sono noti solo pochi casi. Con i fluoruri di sodio e potassio $XeF_6$ reagisce per formare direttamente lo ione octafluoroxenato(VI), $XeF_8^{2-}:$

    2NaF + $XeF_6$ → $Na_2XeF_8$
    2KF + $XeF_6$ → $K_2XeF_8$

Lo ione $XeF_8^{2-}$ ha una struttura di antiprisma a base quadrata, come osservato dall'analisi a raggi X su singolo cristallo del composto $(NO)_2XeF_8.$ Questi sali sono meno stabili degli analoghi composti di cesio e rubidio, che formano dapprima gli eptafluoroxenati:

    CsF + $XeF_6$ → $CsXeF_7$
    RbF + $XeF_6$ → $RbXeF_7$

questi ultimi per pirolisi rispettivamente a 50 °C e 20 °C formano gli octafluoroxenati di colore giallo:

    $2CsXeF_7$ → $Cs_2XeF_8$ + $XeF_6$
    $2RbXeF_7$ → $Rb_2XeF_8$ + $XeF_6$

I sali $Cs_2XeF_8$ e $Rb_2XeF_8$ sono i più stabili composti di xeno sinora conosciuti, e si decompongono solo per riscaldamento oltre 400 °C. Questi sali si decompongono in presenza di acqua, formando vari prodotti contenenti xeno e ossigeno.

