Il pentafluoruro di vanadio o fluoruro di vanadio(V) è il composto inorganico binario del vanadio pentavalente con il fluoro, la cui formula molecolare è .
Alle basse temperature si presenta come una massa viscosa incolore/bianca, simile in questo a SbF5, che fonde a 19,5 °C in un liquido incolore molto volatile che bolle a 48,3 °C. È l'unico alogenuro del vanadio nello stato di ossidazione +5; chimicamente è un composto molto reattivo, fortissimo ossidante ed energico fluorurante. Il composto non ha applicazioni commerciali significative.
Proprietà, struttura elettronica e molecolare Il pentafluoruro di vanadio è un composto termodinamicamente molto stabile: ΔHƒ° = -1.429,4 kJ/mol. Nonostante questo, è un fortissimo ossidante/fluorurante, usato anche per sostanze organiche, e in genere un composto molto reattivo, fuma all'aria, corrode il vetro e in acqua si idrolizza vigorosamente in ossoacidi di vanadio, tingendo la soluzione di rosso arancio.
Solubilità in solventi inerti VF5 è parzialmente solubile in alcuni solventi sufficientemente inerti, quali il clorofluoruro di solforile ((O=)2SClF), il triclorofluorometano (CCl3F) e composti interalogenici come ClF3, BrF3 e BrF5, e molto poco in perfluorocarburi; si dissolve in cloro liquido dando soluzioni rosso ciliegia e in bromo dando soluzioni marrone; inoltre, VF5 è moderatamente solubile in acido fluoridrico liquido dando soluzioni incolori, ma non c'è evidenza, da spettri 19F-RMN, di formazione dell'anione esafluorovanadato (VF6−), a differenza di quanto accade con il pentafluoruro di antimonio, che dà SbF6−. Pertanto, si conclude che VF5 è un acido di Lewis molto più debole di SbF5. VF5 è inoltre solubile in ogni proporzione in AsF5 e SbF5.
Struttura elettronica Il vanadio, primo elemento del quinto gruppo della tavola periodica, per formare il pentafluoruro impegna tutti e cinque i suoi elettroni esterni ([Ar] 3d3 4s2) e pertando VF5 è una specie di vanadio con configurazione elettronica d 0. Dovendo il vanadio formare cinque legami semplici e non avendo coppie solitarie, la struttura prevista in base alle indicazioni del modello VSEPR per VF5 come molecola isolata è idealmente la bipiramide trigonale, con simmetria D3h.
Stato solido Allo stato solido è un polimero e forma catene di lunghezza indefinita di ottaedri [VF6] che condividono 2 atomi F a ponte in posizione cis. I pentafluoruri degli omologhi superiori del vanadio nel quinto gruppo (NbF5 e TaF5), come pure SbF5 del gruppo 15, allo stato solido hanno invece struttura tetramera ciclica, condividendo anche qui 2 F in posizione cis. La struttura è isomorfa con e i pentafluoruri di cromo, tecnezio e renio.
Fase gassosa In fase gassosa il VF5 è un composto molecolare e esclusivamente monomero. Benché la diferenza di elettronegatività tra F e V sia piuttosto grande (Δχ = 2,35) e maggiore della soglia (1,80) per la formazione del legame ionico, il composto è covalente.
Da un'indagine di diffrazione elettronica in fase gassosa si deduce la presenza di singole molecole con struttura bipiramidale trigonale, quindi con la presenza di due fluori assiali (Fax) e tre fluori equatoriali (Feq); la simmetria risulta D3h, il che comporta momennto dipolare nullo per la molecola, che quindi è apolare nonostante che i legami V−F siano notevolmente polari.
Dall'analisi dei dati risulta che le lunghezze dei legami sono V−Feq = 170,9 pm e V−Fax = 173,6 pm. Queste sono leggermente maggiori delle corrispondenti dell'analogo composto dell'arsenico ([Ar] 3d10 4s2 4p3) che, sopra un guscio completo di elettroni d, ha i suoi cinque elettroni di valenza anch'esso nel quarto livello energetico principale. Per AsF5, ancora attraverso diffrazione elettronica, si trova As–Feq = 165,6 pm e As–Fax = 171,1 pm.
Sintesi Il composto fu sintetizzato per la prima volta nel 1911 da Otto Ruff per dismutazione del tetrafluoruro di vanadio sopra i 325 ºC: 2 VF4 -> VF5 + VF3
Un metodo più recente e conveniente prevede la reazione diretta a 300 ºC tra vanadio metallico e fluoro in ambiente anidro: 2 V + 5 F2 -> 2 VF5
Note
Bibliografia
Categoria:Composti del vanadio Vanadio