Constant pressure flame calorimetry with fluorine. II. The heat of formation of oxygen difluoride

Abstract

The heats of the following reactions were measured directly in an electrically calibrated flame calorimeter operated at one atm pressure and 303 °K. <DispFormula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mtext>OF</mml:mtext> <mml:mn>2</mml:mn></mml:msub> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mtext>g</mml:mtext> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:msub><mml:mtext>H</mml:mtext> <mml:mn>2</mml:mn></mml:msub> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mtext>g</mml:mtext> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>99</mml:mn> <mml:msub><mml:mtext>H</mml:mtext> <mml:mn>2</mml:mn></mml:msub> <mml:mtext>O</mml:mtext> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mtext>l</mml:mtext> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo> <mml:mrow><mml:mtext>HF</mml:mtext> <mml:mo>⋅</mml:mo> <mml:mn>50</mml:mn> <mml:msub><mml:mtext>H</mml:mtext> <mml:mn>2</mml:mn></mml:msub> <mml:mtext>O</mml:mtext></mml:mrow> <mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mtext>l</mml:mtext> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:msub><mml:mtext>F</mml:mtext> <mml:mn>2</mml:mn></mml:msub> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mtext>g</mml:mtext> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:msub><mml:mtext>H</mml:mtext> <mml:mn>2</mml:mn></mml:msub> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mtext>g</mml:mtext> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>100</mml:mn> <mml:msub><mml:mtext>H</mml:mtext> <mml:mn>2</mml:mn></mml:msub> <mml:mtext>O</mml:mtext> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo> <mml:mrow><mml:mtext>HF</mml:mtext> <mml:mo>⋅</mml:mo> <mml:mn>50</mml:mn> <mml:msub><mml:mtext>H</mml:mtext> <mml:mn>2</mml:mn></mml:msub> <mml:mtext>O</mml:mtext></mml:mrow> <mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mtext>l</mml:mtext> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn> <mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac> <mml:mtext> </mml:mtext> <mml:msub><mml:mtext>O</mml:mtext> <mml:mn>2</mml:mn></mml:msub> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mtext>g</mml:mtext> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:msub><mml:mtext>H</mml:mtext> <mml:mn>2</mml:mn></mml:msub> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mtext>g</mml:mtext> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msub><mml:mtext>H</mml:mtext> <mml:mn>2</mml:mn></mml:msub> <mml:mtext>O</mml:mtext> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mtext>l</mml:mtext> <mml:mo>)</mml:mo></mml:math> </DispFormula> The reactants and products were analyzed for each of the reactions. From these heats we calculated the corresponding heats of formation, as follows: <DispFormula> <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mtext>OF</mml:mtext> <mml:mn>2</mml:mn></mml:msub> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mtext>g</mml:mtext> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mtext> </mml:mtext> <mml:mi>Δ</mml:mi> <mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi> <mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi> <mml:mn>298.15</mml:mn></mml:mrow> <mml:mo>°</mml:mo></mml:msubsup> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>24.52</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>1.59</mml:mn> <mml:mtext> kJ </mml:mtext> <mml:msup><mml:mtext>mol</mml:mtext> <mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow> </mml:msup> <mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo> <mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>5.86</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.38</mml:mn> <mml:mtext> kcal </mml:mtext> <mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>mol</mml:mtext></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> <mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:mtext>HF</mml:mtext> <mml:mo>⋅</mml:mo> <mml:mn>50</mml:mn> <mml:msub><mml:mtext>H</mml:mtext> <mml:mn>2</mml:mn></mml:msub> <mml:mtext>O</mml:mtext> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mtext>l</mml:mtext> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mtext> </mml:mtext> <mml:mi>Δ</mml:mi> <mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi> <mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi> <mml:mn>298.15</mml:mn></mml:mrow> <mml:mo>°</mml:mo></mml:msubsup> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>320.83</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.38</mml:mn> <mml:mtext> kJ </mml:mtext> <mml:msup><mml:mtext>mol</mml:mtext> <mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow> </mml:msup> <mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo> <mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>76.68</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.09</mml:mn> <mml:mtext> kcal </mml:mtext> <mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>mol</mml:mtext></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> <mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow> <mml:mspace></mml:mspace> <mml:msub><mml:mtext>H</mml:mtext> <mml:mn>2</mml:mn></mml:msub> <mml:mtext>O</mml:mtext> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mtext>l</mml:mtext> <mml:mo>)</mml:mo> <mml:mtext> </mml:mtext> <mml:mi>Δ</mml:mi> <mml:msubsup><mml:mi>H</mml:mi> <mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi> <mml:mn>298.15</mml:mn></mml:mrow> <mml:mo>°</mml:mo></mml:msubsup> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>285.85</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.33</mml:mn> <mml:mtext> kJ </mml:mtext> <mml:msup><mml:mtext>mol</mml:mtext> <mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow> </mml:msup> <mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo> <mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>68.32</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.08</mml:mn> <mml:mtext> kcal </mml:mtext> <mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>mol</mml:mtext></mml:mrow> <mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> <mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow> </mml:math> </DispFormula> The uncertainties indicated are the estimates of the overall experimental errors. The value of the average O - F bond energy in OF₂ was calculated to be 191.29 kJ mol^-1 (45.72 kcal mol^-1).