Iodpentafluorid

Überblick

Iodpentafluorid ist eine Interhalogenverbindung, also eine Verbindung aus zwei verschiedenen Halogenen. Sie besteht aus den Elementen Iod und Fluor im Verhältnis 1:5 und hat die Summenformel IF5. Bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa) ist Iodpentafluorid eine farblose, stechend riechende Flüssigkeit, die an der Luft raucht.

Die Verbindung ist wichtig, weil sie sehr reaktiv ist und als fluorierendes Reagens sowie als Ätzmittel verwendet wird. Wichtige Stoffdaten sind eine molare Masse von 221,9 g·mol−1, eine Dichte von 3,21 g·cm−3, ein Schmelzpunkt von 9,4 °C und ein Siedepunkt von 100,5 °C.

Herstellung

Iodpentafluorid kann direkt aus den Elementen hergestellt werden. Dazu wird Iod in Fluor verbrannt. Die Reaktionsgleichung lautet:

I2 + 5 F2 → 2 IF5

Dabei reagieren ein Molekül Iod und fünf Moleküle Fluor zu zwei Molekülen Iodpentafluorid.

Chemische und physikalische Eigenschaften

Iodpentafluorid ist hochreaktiv. Es greift die Atmungsorgane heftig an und reagiert mit wasserstoffreichen organischen Verbindungen unter Flammenerscheinung. Dabei entsteht Fluorwasserstoffsäure. Mit Lewis-Säuren und Lewis-Basen bildet Iodpentafluorid die entsprechenden Salze. Lewis-Säuren sind Teilchen, die ein Elektronenpaar aufnehmen können; Lewis-Basen sind Teilchen, die ein Elektronenpaar abgeben können.

Die molare Verdampfungsenthalpie beträgt 41,37 kJ/mol. Sie gibt an, wie viel Energie pro Mol nötig ist, um den Stoff zu verdampfen. Die molare Schmelzenthalpie beträgt 15,91 kJ/mol und beschreibt die Energie, die pro Mol zum Schmelzen benötigt wird. Die elektrische Leitfähigkeit beträgt 1,53·10−3 S/m.

Iodpentafluorid ist hydrolyseempfindlich, reagiert also empfindlich mit Wasser. Mit Wasser reagiert es heftig zu Iodsäure und Fluorwasserstoff. Die angegebene Reaktionsfolge lautet:

IF5 + 3 H2O → IO2F + 4 HF + H2O → HIO3 + 5 HF

Molekülbau

Gasförmiges Iodpentafluorid besitzt nach dem VSEPR-Modell eine quadratisch-pyramidale Molekülgeometrie. Das VSEPR-Modell beschreibt die räumliche Anordnung von Atomen in einem Molekül anhand der Abstoßung von Elektronenpaaren.

Beim IF5-Molekül bilden vier Fluor-Atome die quadratische Grundfläche einer Pyramide, ein weiteres Fluor-Atom bildet die Spitze. Die vier FIF-Winkel betragen 81,9°. Die axiale I–F-Bindung an der Spitze der Pyramide ist 184,4 pm lang. Die vier planaren I–F-Bindungen in der Grundfläche sind 186,9 pm lang.

Am Iod-Atom befindet sich außerdem ein freies Elektronenpaar. Es ist axial angeordnet, damit es einen möglichst großen Abstand zu den Fluor-Atomen hat. Die Molekülsymmetrie von Iodpentafluorid gehört zur Punktgruppe C4v.

Verwendung

Iodpentafluorid wird als fluorierendes Reagens in der organischen Chemie eingesetzt. Ein fluorierendes Reagens ist ein Stoff, der Fluor in andere chemische Verbindungen einführen kann.

Außerdem wird Iodpentafluorid als Ätzmittel in der Halbleiterindustrie verwendet.