В 2010 году американский химик и автор популярных научных блогов Дерек Лоу опубликовал на сайте Science в своем блоге «In the pipeline» короткую, но ставшую популярной серию публикаций «Things I Won’t Work With» [«Химические вещества, с которыми я не буду работать»]. В ней он рассказывает о опасных, нестабильных и экзотических соединениях, с которыми считает разумным сталкиваться лишь на страницах литературы, а не в лабораторной практике.
Одной из таких «чудовищных» субстанций стал фторид кислорода O₂F₂, известный своей нестабильностью, способностью взрываться даже при температурах, близких к абсолютному нулю, и реактивностью, сравнимой с пламенем релятивистского истребителя. Перевод именно этого поста вы можете видеть ниже
Нагревательбыл разогрет примерно до 700°С. Блок нагревателя светился тусклым красным светом, заметным лишь при выключенном в комнате свете. Сосуд был наполнен кислородом до давления 300 Торр, фтор добавляли до суммарного давления 901 Торр.
И да, дальше происходит именно то, о чем вы думаете сейчас: вы пропускаете смесь кислорода и фтора через блок, нагретый до 700 градусов. «Оо, вы же так не сделаете» - обычная реакция большинства химиков на это, «по крайней мере не ближе чем в миле, или даже в 2 милях, если дует ветер». Это, однако, прямой путь получения дифторида кислорода, часто приводимого в литературе с выразительной формулой ФУУФ [FOOF].
Что ж, «часто» - понятие относительное. Большинство ссылок на такую вещь от групп, которые явно ее не синтезировали, а лишь думали о ней. Редко в публикациях, в которых упоминается теория функционала плотности, так же приводятся чертежи машинных мастерских, и тут также. Если отбросить этот «геометрически вычисленный» подлесок из ссылок, то останутся единицы экспериментальных работ.
Но эти единицы сильны! Это дерьмо было впервые приготовлено в Германии в 1932г. Руффом и Мензелем, которые должно быть, были очень смелыми ребятами, ведь даже тогда к фтору относились с опаской. Вообще, элементарный фтор внушал страх и до того, как его впервые выделили в 1800х годах, на что ушло порядка пятидесяти лет. (Список людей, которые от него постарадали впечатляет.) И все это еще при комнатной температуре. При 700 чертовых градусах фтор начинает диссоциировать на моноатомные радикалы, теряя свои черты нежности и снисходительности. Но именно так он и реагирует с кислородом, приводя к продукту, который хуже всего этого на порядок.
FOOF стабилен при низких температурах; вы никогда не подберетесь к нему близко при температурах близких к комнатной, оставаясь целым. Я видел, что в одном из источников упоминается способ его храниния при 90К [прим. -183 °С]. Но это лишь меньшая часть работы от А.Г. Стрента из Университета Темпла 1962 года. Он не только получил несколько порций и хранил их, а еще, по видимому, был нацелен узнать про все на что он способен. Одно хуже другого, на самом деле:
«Обладая высочайшей окислительной способностью, фторид кислорода энергично реагирует с органическими соединениями, даже при температурах близким к его температуре плавления [прим. Около -154°С]. Он мгновенно реагировал с этанолом, образуя голубое пламя и взрываясь. Про добавлении капли жидкого фторида кислорода к жидкому метану, охлажденному до 90К [прим. -183°С] мгновенно образовалось белое пламя, который далее стал зеленым. Когда 0,2 мл жидкого O₂F₂ добавили к 0,5 мл жидкого метана при 90К, произошел сильный взрыв.»
И это только начало, если так можно выразиться в случае штуковины, которая взрывается при температурах выше -180°С (это -300 по шкале Фаренгейта, если у вас только кухонный термометр). Большинство реакций, проведенных Стрентом, наверняка никогда не повторяли. В статье упоминается взаимодействие О₂F₂ со всем, что только может с ним реагировать: аммиак («энергично», при 100К), лед (со взрывом, конечно), хлор («сильный взрыв», такой, что во второй раз он добавлял его еще медленнее), красный фосфор ( не хорошо), фторид брома, трифторид хлора (Вы подумаете: «Чего???»), прохлорат фтора (!), тетрафторгидразин (черт возьми..) и еще, и еще. Если бы эта работа не была оформлена в виде правильных грамматических предложений, и не была опубликована в JACS [прим. Журнал американского химического общества] вы бы наверняка подумали, что это бред буйного сумасшедшего. Я исчерпал сквернословный список уже на второй странице этой публикации, А. Г. Стрент, безусловно, заслуживает корону коррозионно-взрывной тяги, и я снимаю перед ним свою асбестово-титановую шляпу.
При всем этом, даже он вынужден был отказаться от некоторых запланированных экспериментов. Серосодержащие соединения одолели его, потому что термодинамика была просто сногсшибательной. Например, сероводород реагирует с 4 молекулами FOOF, приводя к гексафториду серы, фтороводороду, кислороду и… 433 килокалориям энергии - такая экзотермия, что ее захочется избежать любой ценой. В общем, химия серы и FOOF остается неисследованной, так что если вам захочется приготовить порцию кимчи Сатаны, то пожалуйста.
Дополнение [прим. Скорее всего оно было добавлено после нескольких комментариев про энергию, выделяющуюся в процессе реакции, и то, что на 1 молекулу это невозможно]: обратите внимание, что 433 килокалории на моль, а не на одну молекулу (такое было бы невозможно даже для ядерного деления). Химики почти всегда считают энергии на моль, отсюда путаница. Но это все равно поразительное количество энергии, которая может выделиться, и вам точно не захочется находиться рядом.
Работает ли еще хоть ктото с дифторидом кислорода? По-видимому, никто. Большинство из недавных работ с этой штукой были от группы из Лос-Аламоса, где ее использовали для получения национально-секретных веществ, таких как гексафторид плутония и нептуния. Но еще бы я отметил то, что если вбить эту структуру в Sci-Finder, то появится самая неожиданная иконка, указывающая на коммерческого поставщика. Это — Hangzhou Sage Chemical Company. Они предлагают его в количестве 100 г, 500 г и 1 кг, что забавно, потому что я не думаю, что килограмм этого дифторида когда-либо существовал. Кто-то обязан им позвонить насчет этого – спросить про бесплатную доставку и если они возрозят, скажите им что Амазон тоже продает его. Так им и надо. Идиоты.
Оригинал: https://www.science.org/content/blog-post/things-i-won-t-work-dioxygen-difluoride