13637-63-3

Pentafluorure de chlore

Pentafluorure de chlore
Structure du pentafluorure de chlore
Général
No CAS	13637-63-3
No EINECS	237-123-6
Propriétés chimiques
Formule brute	ClF5  [Isomères]ClF5
Masse molaire	130,445 g∙mol-1 Cl 27,18 %, F 72,82 %,
Propriétés physiques
T° fusion	-95 °C[1]
T° ébullition	-13,1 °C
Masse volumique	~ 1 900 kg/m3 à l'état liquide
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le pentafluorure de chlore est un composé chimique de formule ClF₅. C'est un gaz incolore hygroscopique à odeur suffocante, plus lourd que l'air (densité relative de 4,5), et liquide à pression atmosphérique entre -95 °C et -13,1 °C avec une masse volumique d'environ 1 900 kg/m³. Sa première synthèse remonte à 1963^[2]. On l'utilise parfois comme ergol pour la propulsion spatiale (ainsi que pour la propulsion des missiles) avec l'hydrazine N₂H₄ en raison de ses propriétés physiques, qui permettent son stockage prolongé (y compris en orbite), et de sa densité élevée, qui en fait un comburant légèrement plus efficace que le peroxyde d'azote N₂O₄^[3].

La molécule ClF₅ présente une structure pyramidale carrée, que la théorie VSEPR permet bien d'expliquer :

• l'atome de chlore est au centre de la molécule
• l'un des atomes de fluor est lié au chlore par une liaison covalente
• la position diamétralement opposée à cet atome de fluor est occupée par un doublet non liant de l'atome de chlore
• les quatre derniers atomes de fluor s'organisent en deux alignements F-Cl-F orthogonaux formant la base de la pyramide, chaque aligmement F-Cl-F permettant une liaison à trois centres et quatre électrons

Les cinq atomes de fluor sont donc liés au chlore par des liaisons de type différent, ce qui se traduit par des longueurs de liaison différentes :

• ~ 162 pm pour la liaison Cl-F covalente
• ~ 172 pm pour les liaisons Cl-F impliquées dans une liaison 3c-4e

Ceci a été confirmé par résonance magnétique nucléaire au fluor-19^[4].

Le mode de préparation traditionnel du ClF₅ consiste à faire réagir du fluor F₂ avec de trifluorure de chlore ClF₃ à température et pressions élevées, ou avec un fluorure alcalin tel que KClF₄, RbClF₄ ou CsClF₄^[4] :

F₂ + ClF₃ → ClF₅

F₂ + KClF₄ → ClF₅ + KF

Depuis, on a découvert en 1981 que le fluorure de nickel NiF₂ est un excellent catalyseur de la synthèse du pentafluorure de chlore^[5].

Le pentafluorure de chlore est un agent fluorant puissant. Il réagit avec l'eau en produisant du perchlorate de fluor FClO₄ et du fluorure d'hydrogène HF.

Notes et références

1. ↑ Pentafluorure de chlore sur le site d'Air Liquide
2. ↑ Smith D. F., « Chlorine Pentafluoride », dans Science, vol. 141, n^o 3585, 1963, p. 1039–1040 [lien PMID lien DOI] 
3. ↑ De plus, le propergol ClF₅ / N₂H₄ est hypergolique.
4. ↑ ^{a  et b} Pilipovich, D., Maya, W., Lawton, E.A., Bauer, H.F., Sheehan, D. F., Ogimachi, N. N., Wilson, R. D., Gunderloy, F. C., Bedwell, V. E., « Chlorine pentafluoride. Preparation and Properties », dans Inorganic Chemistry, vol. 6, n^o 10, 1967, p. 1918 [lien DOI] 
5. ↑ Šmalc, A., Žemva, B., Slivnik, J., and Lutar K., « On the Synthesis of Chlorine Pentafluoride », dans Journal of Fluorine Chemistry, vol. 17, 1981, p. 381–383 [lien DOI] 

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