ENSIKLOPEDIA

Kembali ke Ensiklopedia Arsip Wikipedia Indonesia

Chlorine pentafluoride

Klorin pentafluorida

Klorin pentafluorida adalah senyawa interhalogen dengan rumus ClF₅. Gas tak berwarna ini merupakan oksidator kuat yang pernah menjadi calon oksidator roket. Molekul ini mengadopsi struktur piramida persegi dengan simetri C_4v, sebagaimana dikonfirmasi oleh spektrum NMR ¹⁹F beresolusi tinggi. Senyawa ini pertama kali disintesis pada tahun 1963.^[1] ^[2]^[3]

Persiapan

Beberapa penelitian paling awal tentang persiapan ini diklasifikasikan.Pertama kali disiapkan dengan fluorinasi klorin trifluorida pada suhu tinggi dan tekanan tinggi:^[4]^[5]^[6]

ClF₃ + F₂ → ClF₅

ClF + 2F₂ → ClF₅

Cl₂ + 5F₂ → 2ClF₅

CsClF₄ + F₂ → CsF + ClF₅

NiF 2 mengkatalisis reaksi ini.

Fluorida logam tertentu, MClF₄ (yaitu KClF₄, RbClF₄, CsClF₄), bereaksi dengan F₂ untuk menghasilkan ClF₅ dan fluorida logam alkali yang sesuai.

Reaksi

Dalam reaksi yang sangat eksotermik, ClF₅ bereaksi dengan air menghasilkan kloril fluorida dan hidrogen fluorida :^[6]^[7]

ClF₅ + 2 H₂O → ClO₂F + 4 HF

Ia juga merupakan agen fluorinasi yang kuat. Pada suhu kamar, ia bereaksi dengan mudah dengan semua elemen (termasuk elemen "inert" seperti platinum dan emas) kecuali gas mulia, nitrogen, oksigen, dan fluor.

Penggunaan

Bahan bakar roket

Klorin pentafluorida pernah dipertimbangkan untuk digunakan sebagai oksidator roket. Sebagai propelan, ia memiliki impuls spesifik maksimum yang lebih tinggi daripada ClF₃, tetapi dengan kesulitan yang sama dalam penanganannya. Karena sifat klorin pentafluorida yang berbahaya, ia belum digunakan dalam sistem propulsi roket skala besar.

Perbandingan propelan roket cair di permukaan laut dan dalam ruang hampa

Data dalam tabel di bawah ini berasal dari buku Huzel & Huang "Modern Engineering for Design of Liquid-Propellant Rocket Engines", 1992, American Institute of Aeronautics and Astronautics, Washington, (ISBN 1-56347-013- 6); Berisi hasil yang diterbitkan oleh Rocketdyne berdasarkan perhitungan yang dilakukan dengan asumsi pembakaran adiabatik, ekspansi isentropik uniaxial dan penyesuaian berkelanjutan rasio campuran oksidan/bahan bakar sebagai fungsi ketinggian. Perhitungan ini dilakukan untuk tekanan ruang bakar sebesar 1.000 PSI, yaitu 1.000 "pon per inci persegi", yang dalam satuan internasional (SI) setara dengan 6.894.757 Pa. Kecepatan ejeksi pada tekanan yang lebih rendah dapat diperkirakan dengan menerapkan koefisien dari grafik seberang.

Besaran yang ditampilkan dalam tabel ini adalah sebagai berikut:

ratio, perbandingan pencampuran (laju aliran massa oksidan terhadap laju aliran massa bahan bakar)
v _e, kecepatan ejeksi gas buang, dinyatakan dalam meter per detik
ρ, kepadatan nyata propelan, dinyatakan dalam gram per sentimeter kubik
T _C, suhu keseimbangan di ruang bakar, dinyatakan dalam °C
C*, kecepatan karakteristik, dinyatakan dalam meter per detik

Tujuan tabel ini adalah untuk menjelaskan evolusi parameter antara lepas landas dan kedatangan di orbit: di sebelah kiri, nilai di permukaan laut; di sebelah kanan, sama dalam kehampaan. Ini adalah nilai nominal yang dihitung untuk sistem ideal, dibulatkan dalam satuan SI (komposisi dinyatakan dalam persentase massa):

Oksidan	Bahan bakar reduktor	Hiprg	Kriyo	Ekspansi optimal pada 6.895 kPa di permukaan laut					Ekspansi optimal pada 6.895 kPa dalam ruang hampa
Bipropelan kriogenik pengoksidasi LOX, LF2 atau FLOX				ratio Ox/Red	v _e m/s	ρ /cm ³	T _C °C	C* m/s	ratio Ox/Red	v _e m/s	ρ /cm ³	T _C °C	C* m/s
O₂	H₂	Tidak	Ya	4.13	3.816	0,29	2.740	2.416	4.83	4.462	0,32	2.978	2.386
	CH₄	Tidak	Ya	3.21	3.034	0,82	3.260	1.857	3.45	3.615	0,83	3.290	1.838
	C₂H₆	Tidak	Ya	2.89	3.006	0,90	3.320	1.840	3.10	3.584	0,91	3.351	1.825
	RP-1	Tidak	Ya	2.58	2.941	1.03	3.403	1.799	2.77	3.510	1.03	3.428	1.783
	N₂H₄	Tidak	Ya	0,92	3.065	1.07	3.132	1.892	0,98	3.460	1.07	3.146	1.878
	B₂H₆	Tidak	Ya	1.96	3.351	0,74	3.489	2.041	2.06	4.016	0,75	3.563	2.039
70% O₂+ 30 F₂	H₂	Tidak	Ya	4.80	3.871	0,32	2.954	2.453	5.70	4.520	0,36	3.195	2.417
70% O₂+ 30 F₂	RP-1	Tidak	Ya	3.01	3.103	1.09	3.665	1.908	3.30	3.697	1.10	3.692	1.889
70 F₂+ 30% O₂	RP-1	Ya	Ya	3.84	3.377	1.20	4.361	2.106	3.84	3.955	1.20	4.361	2.104
87,8 F₂+ 12,2% O₂	MMH	Ya	Ya	2.82	3.525	1.24	4.454	2.191	2.83	4.148	1.23	4.453	2.186
F₂	H₂	Ya	Ya	7.94	4.036	0,46	3.689	2.556	9.74	4.697	0,52	3.985	2.530
	34,8% Li 65,2% H₂	Ya	Ya	0,96	4.256	0,19	1.830	2.680
	39,3% Li + 60,7 H₂	Ya	Ya						1.08	5.050	0,21	1.974	2.656
	CH₄	Ya	Ya	4.53	3.414	1.03	3.918	2.068	4.74	4.075	1.04	3.933	2.064
	C₂H₆	Ya	Ya	3.68	3.335	1.09	3.914	2.019	3.78	3.987	1.10	3.923	2.014
	MMH	Ya	Ya	2.39	3.413	1.24	4.074	2.063	2.47	4.071	1.24	4.091	1.987
	N₂H₄	Ya	Ya	2.32	3.580	1.31	4.461	2.219	2.37	4.215	1.31	4.468	2.122
	NH₃	Ya	Ya	3.32	3.531	1.12	4.337	2.194	3.35	4.143	1.12	4.341	2.193
Bipropelan kriogenik dengan pengoksidasi oksigen fluorida		Hiprg	Kriyo	Rasio Ox/Red	v _e m/s	ρ /cm ³	T _C °C	C* m/s	Rasio Ox/Red	v _e m/s	ρ /cm ³	T _C °C	C* m/s
OF₂	H₂	Ya	Ya	5.92	4.014	0,39	3.311	2.542	7.37	4.679	0,44	3.587	2.499
	CH₄	Ya	Ya	4.94	3.485	1.06	4.157	2.160	5.58	4.131	1.09	4.207	2.139
	C₂H₆	Ya	Ya	3.87	3.511	1.13	4.539	2.176	3.86	4.137	1.13	4.538	2.176
	RP-1	Ya	Ya	3.87	3.424	1.28	4.436	2.132	3.85	4.021	1.28	4.432	2.130
	N₂H₄	Ya	Ya	1.51	3.381	1.26	3.769	2.087	1.65	4.008	1.27	3.814	2.081
	MMH	Ya	Ya	2.28	3.427	1.24	4.075	2.119	2.58	4.067	1.26	4.133	2.106
	50,5% MMH + 29,8% N₂H₄+ 19,7 H₂O	Ya	Ya	1.75	3.286	1.24	3.726	2.025	1.92	3.908	1.25	3.769	2.018
	B₂H₆	Ya	Ya	3,95	3.653	1.01	4.479	2.244	3,98	4.367	1.02	4.486	2.167
Bipropelan tersimpan dengan oksidan nitrogen		Hiprg	Kriyo	Rasio Ox/Red	v _e m/s	ρ /cm ³	T _C °C	C* m/s	Rasio Ox/Red	v _e m/s	ρ /cm ³	T _C °C	C* m/s
IRFNA III a	MMH	Ya	Tidak	2.59	2.690	1.27	2.849	1.665	2.71	3.178	1.28	2.841	1.655
	UDMH	Ya	Tidak	3.13	2.668	1.26	2.874	1.648	3.31	3.157	1.27	2.864	1.634
	60% UDMH + 40% DETA	Ya	Tidak	3.26	2.638	1.30	2.848	1.627	3.41	3.123	1.31	2.839	1.617
IRFNA IV HDA	MMH	Ya	Tidak	2.43	2.742	1.29	2.953	1.696	2.58	3.242	1.31	2.947	1.680
	UDMH	Ya	Tidak	2.95	2.719	1.28	2.983	1.676	3.12	3.220	1.29	2.977	1.662
	60% UDMH + 40% DETA	Ya	Tidak	3.06	2.689	1.32	2.903	1.656	3.25	3.187	1.33	2.951	1.641
N₂O₄	N₂H₄	Ya	Tidak	1.36	2.862	1.21	2.992	1.781	1.42	3.369	1.22	2.993	1.770
	MMH	Ya	Tidak	2.17	2.827	1.19	3.122	1.745	2.37	3.347	1.20	3.125	1.724
	50% UDMH + 50% N₂H₄	Ya	Tidak	1,98	2.831	1.12	3.095	1.747	2.15	3.349	1.20	3.096	1.731
Bipropelan tersimpan dengan oksidan terhalogenasi		Hiprg	Kriyo	Rasio Ox/Red	v _e m/s	ρ /cm ³	T _C °C	C* m/s	Rasio Ox/Red	v _e m/s	ρ /cm ³	T _C °C	C* m/s
ClF₃	N₂H₄	Ya	Tidak	2.81	2.885	1.49	3.650	1.824	2.89	3.356	1,50	3.666	1.822
ClF₅	N₂H₄	Ya	Tidak	2.66	3.069	1.47	3.894	1.935	2.71	3.580	1.47	3.905	1.934
	MMH	Ya	Tidak	2.82	2.962	1.40	3.577	1.837	2.83	3.488	1.40	3.579	1.837
	86% MMH + 14% N₂H₄	Ya	Tidak	2.78	2.971	1.41	3.575	1.844	2.81	3.498	1.41	3.579	1.844

Referensi

↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (Edisi 2), Oxford: Butterworth-Heinemann, hlm. 833, ISBN 0-7506-3365-4 Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
↑ 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. (1967). "Chlorine pentafluoride. Preparation and Properties". Inorganic Chemistry. 6 (10): 1918. doi:10.1021/ic50056a036.
↑ Smith D. F. (1963). "Chlorine Pentafluoride". Science. 141 (3585): 1039–1040. Bibcode:1963Sci...141.1039S. doi:10.1126/science.141.3585.1039. PMID 17739492. S2CID 39767609.
↑ Clark, John Drury (23 May 2018). Ignition!: An Informal History of Liquid Rocket Propellants. Rutgers University Press. hlm. 87–88. ISBN 978-0-8135-9918-2.
↑ Smith D. F. (1963). "Chlorine Pentafluoride". Science. 141 (3585): 1039–1040. Bibcode:1963Sci...141.1039S. doi:10.1126/science.141.3585.1039. PMID 17739492. S2CID 39767609.
1 2 Šmalc A, Žemva B, Slivnik J, Lutar K (1981). "On the Synthesis of Chlorine Pentafluoride". Journal of Fluorine Chemistry. 17 (4): 381–383. doi:10.1016/S0022-1139(00)81783-2.
↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (Edisi 2), Oxford: Butterworth-Heinemann, hlm. 834, ISBN 0-7506-3365-4 Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)