Difluorure de xénon

Le difluorure de xénon est le composé chimique de formule XeF₂ synthétisé pour la première fois à Munster par le chimiste Rudolf Hoppe. Il se présente sous forme d'un solide cristallin incolore qui se sublime à 114 °C. On l'obtient à partir de xénon et de fluor sous l'effet de la chaleur, d'un arc électrique ou d'un rayonnement ultraviolet :

Xe + F₂ + hν → XeF₂.

Difluorure de xénon
Structure du difluorure de xénon
Identification
No CAS	13709-36-9
No ECHA	100.033.850
No CE	237-251-2
No RTECS	ZE1294166
SMILES	[Xe](F)F PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1/F2Xe/c1-3-2
Propriétés chimiques
Formule	F2Xe [Isomères]XeF2
Masse molaire[1]	169,29 ± 0,006 g/mol F 22,44 %, Xe 77,55 %,
Propriétés physiques
T° fusion	114 °C (sublimation)
T° ébullition	114 °C
Solubilité	Décomposition avec l'eau
Masse volumique	4 320 kg·m-3 à 15 °C
Point critique	93,2 bar, 357,85 °C [2]
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation	12,35 ± 0,01 eV (gaz)[3]
Précautions
SGH[4]
Danger H272, H301, H314, H330, P220, P260, P280, P284, P305, P310, P338 et P351 H272 : Peut aggraver un incendie ; comburant H301 : Toxique en cas d'ingestion H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires H330 : Mortel par inhalation P220 : Tenir/stocker à l’écart des vêtements/…/matières combustibles P260 : Ne pas respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols. P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P284 : Porter un équipement de protection respiratoire. P305 : En cas de contact avec les yeux : P310 : Appeler immédiatement un CENTRE ANTIPOISON ou un médecin. P338 : Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer. P351 : Rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes.
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Cette réaction est très facile et peut même être réalisée à la lumière du jour par temps couvert en laissant réagir du xénon avec du fluor.

XeF₂ se décompose néanmoins après coup sous l'effet de la lumière ainsi qu'au contact de l'eau :

2 XeF₂ + 2 H₂O → 2 Xe + 4 HF + O₂

Cristaux de difluorure de xénon sur du silicium.

C'est un agent fluorant efficace qui trouve de nombreuses applications car il n'introduit pas d'impuretés : le xénon libéré s'évacue simplement sous forme gazeuse. L'une d'entre elles intervient dans la fabrication des microsystèmes électromécaniques en faisant intervenir le difluorure de xénon pour graver le silicium. La molécule est absorbée sur la pièce à graver et, au contact du silicium, se décompose en xénon et fluor ; ce dernier attaque le silicium en produisant du tétrafluorure de silicium :

2 XeF₂ + Si → 2 Xe + SiF₄

Le difluorure de xénon permet une gravure efficace et en profondeur sans recourir à des procédés énergétiques dispendieux tels que le bombardement ionique pour aboutir au même résultat.

La molécule XeF₂ est un exemple traditionnel de molécule hypervalente avec une liaison à trois centres et quatre électrons : les orbitales atomiques p de trois atomes colinéaires s'organisent en trois orbitales moléculaires selon le schéma :

Liaisons dans la molécule hypervalente XeF₂ d'après le modèle de liaison 3c-4e.

On observe :

• une orbitale moléculaire liante Ψ₁ occupée,
• une orbitale moléculaire non liante Ψ₂ occupée,
• une orbitale moléculaire antiliante Ψ₃ vacante.

Ce type de liaison est à l'œuvre pour tous les fluorures de xénon.