Пентафторид азота

Пентафторид азота
Имена
	Название ИЮПАК Пентафторид азота
Идентификаторы
Номер CAS	13706-13-3 ;
3D model ( JSmol )	ионный: Интерактивное изображение ; ковалент: Интерактивное изображение ;
	показывать ИнЧИ
	показывать УЛЫБКИ
Характеристики
Химическая формула	НФ 5
Молярная масса	108.999 g·mol −1
Структура
Молекулярная форма	тригонально-бипирамидальный
Дипольный момент	0 Д
Родственные соединения
Другие катионы	Пентафторид фосфора ; Пентафторид мышьяка ; Пентафторид сурьмы ; Пентафторид висмута
Родственные соединения	Монофторид азота ; Дифторид азота ; Трифторид азота ; Тетрафтораммоний ; Пентафторид ванадия ;
	Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). Ссылки на инфобоксы

Пентафторид азота представляет собой соединение азота фтора и теоретическое с химической формулой Н Ф ₅ . Предполагается, что его существование основано на существовании пентафторидов атомов ниже азота в периодической таблице, таких как пентафторид фосфора . Теоретические модели молекулы пентафторида азота представляют собой либо тригонально-бипирамидальную ковалентно связанную молекулу с группой симметрии D _3h , либо [НФ ₄ ] ⁺Ф ⁻ (фторид тетрафтораммония), который представляет собой ионное твердое вещество.

Ионное твердое вещество

множество других тетрафтораммония ( солей Известно [НФ ₄ ] ⁺Х ⁻), а также фторидные соли других катионов аммония ( [НЕТ ₄ ] ⁺Ф ⁻).

В 1966 г. В. Е. Толберг впервые синтезировал пятивалентное азотистое соединение азота и фтора при соединении тетрафтораммония - гексафторантимонат тетрафтораммония(V). [НФ ₄ ] ⁺[СбФ ₆ ] ⁻ и гексафторарсенат (V) тетрафтораммония [НФ ₄ ] ⁺[АсФ ₆ ] ⁻ были сделаны. ^[2] В 1971 году CT Goetschel объявил о подготовке [НФ ₄ ] ⁺[БФ ₄ ] ⁻ а также образовалось белое твердое вещество, предположительно представляющее собой фторид тетрафтораммония ( [НФ ₄ ] ⁺Ф ⁻). Это было сделано путем обработки трифторида азота и фтора электронным излучением с энергией 3 МэВ при 77 К. Он разложился при температуре выше 143 К обратно на эти ингредиенты. ^[2] Теоретические исследования также показывают, что ионное соединение с большой вероятностью разлагается на трифторид азота и газообразный фтор . ^[3]

Карл О. Кристе синтезировал гексафторникелат (IV) бис (тетрафтораммония). ([НФ ₄ ] ⁺) ₂ [НиФ ₆ ] ²⁻. ^[4] Он также получил соединения с марганцем, фторуранатом, перхлоратом тетрафтораммония. [НФ ₄ ] ⁺ClO - 4 , фторсульфат тетрафтораммония [НФ ₄ ] ⁺СО ₃ Ф ⁻ и [Н ₂ Ф ₃ ] ⁺ (трифтордиазениевые) соли. ^[5] Кристе попыталась сделать [НФ ₄ ] ⁺Ф ⁻ путем метатезиса [НФ ₄ ] ⁺[СбФ ₆ ] ⁻ с CsF в растворителе HF при 20 °C. Однако существует вариант - гидрофтораты бифторида тетрафтораммония ( [НФ ₄ ] ⁺[ВЧ ₂ ] ⁻· n HF ), произведено. При комнатной температуре это была молочная жидкость, но при охлаждении становилась пастообразной. При -45 °С он имел вид белого твердого вещества. При повторном нагревании пенился, выделяя F ₂ , ВЧ и NF ₃ в виде газов . ^[5] Имеет номер CAS 71485-49-9. ^[6]

И. Дж. Соломон считал, что пентафторид азота получается термическим разложением [НФ ₄ ] ⁺[АсФ ₆ ] ⁻, но экспериментальные результаты не были воспроизведены. ^[7]

Доминик Куржидловски и Патрик Залески-Эйгерд предсказывают, что под давлением от 10 до 33 ГПа образуется смесь трифторида фтора и азота. [НФ ₄ ] ⁺Ф ⁻ с пространственной группой R3m . Это окисление под высоким давлением. При давлении более 33 ГПа он образует стабильное ионное соединение формулы ([НФ ₄ ] ⁺) ₂ [НФ ₆ ] ⁻Ф ⁻ (бис(тетрафтораммоний)гексафторнитрат(V)фторид) с пространственной группой I4/m . По прогнозам, при давлении более 151 ГПа оно превратится в [НФ ₄ ] ⁺[НФ ₆ ] ⁻ (гексафторнитрат тетрафтораммония (V)) с пространственной группой P4/n . ^[8] А Молекулярное соединение NF ₅ не стабильно ни при каких условиях давления.

[НФ ₄ ] ⁺Ф ⁻ Р3м Структура
([НФ ₄ ] ⁺) ₂ [НФ ₆ ] ⁻Ф ⁻ I4/м Структура
[НФ ₄ ] ⁺[НФ ₆ ] ⁻ P4/n Структура

Ковалентная молекула

Для Для образования молекулы NF ₅ пять атомов фтора должны расположиться вокруг атома азота. Для этого недостаточно места при типичной длине ковалентных связей азот-фтор, поэтому по крайней мере некоторые связи вынуждены быть длиннее. Расчеты показывают, что фрагментация образует Радикалы NF ₄ и F будут иметь барьер переходного состояния около 66–84 кДж/моль (15,8–20,0 ккал/моль) и что этот процесс термодинамически выгоден ( экзотермический ) на 38 кДж/моль (9 ккал/моль). ^[9] Пентафторид азота также нарушает правило октетов , согласно которому соединения с восемью электронами на внешней оболочке особенно стабильны. ^[10]

Ссылки

^ Хантер, Сюзанна; Жуанн, Йорн; Келлер-Рудек, Ханнелор; и др. (1986). F Фтор: соединения с кислородом и азотом . Гмелина Справочник по неорганической химии. Том 4. Берлин: Шпрингер. п. 163. дои : 10.1007/978-3-662-06339-2 . ISBN 978-3-662-06341-5 . Проверено 29 августа 2015 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Гетшель, Коннектикут; В. А. Кампанила; Р. М. Кертис; и др. (июль 1972 г.). «Получение и свойства тетрафторбората перфтораммония, [NF ₄ ] ⁺[БФ ₄ ] ⁻и возможный синтез пентафторида азота». Неорганическая химия . 11 (7): 1696–1701. doi : 10.1021/ic50113a051 .
^ Кристе, Карл О.; Уильям В. Уилсон (декабрь 1992 г.). «Пентафторид азота: ковалентный NF ₅ против ионного NF ₄⁺Ф ⁻ и исследования нестабильности последнего». Журнал Американского химического общества . 114 (25): 9934–9936. doi : 10.1021/ja00051a027 .
^ Кристе, Карл О. (сентябрь 1977 г.). «Синтез и характеристика гексафторникелата бис (тетрафтораммония)». Неорганическая химия . 16 (9): 2238–2241. дои : 10.1021/ic50175a017 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Кристе, Карл О. (23 мая 1980 г.). «Исследования в области NF ₄⁺ Соли» (PDF) . Rockwell. Архивировано (PDF) из оригинала 27 декабря 2015 года . Проверено 23 февраля 2012 года .
^ Бифторид тетрафтораммония
^ Кристе, Карл О.; Уильям В. Уилсон; Гэри Дж. Шробильген; и др. (март 1998 г.). «О существовании пятикоординированного азота». Неорганическая химия . 27 (5): 789–790. дои : 10.1021/ic00278a009 .
^ Куржидловский, Доминик; Залески-Эйгерд, Патрик (3 ноября 2016 г.). «Гексакоординированный азот(V), стабилизированный высоким давлением» . Научные отчеты . 6 : 36049. Бибкод : 2016NatSR...636049K . дои : 10.1038/srep36049 . ПМК 5093683 . ПМИД 27808104 .
^ Хольгер Ф. Беттингер; Пол против Р. Шлейера; Генри Ф. Шефер III (27 октября 1998 г.). «NF ₅ — Жизнеспособен или Нет?». Журнал Американского химического общества . 120 (44): 11439–11448. дои : 10.1021/ja9813921 .
^ Льюарс, Эррол Г. (3 ноября 2008 г.). «Пентафторид азота и родственные соединения» . Чудеса моделирования: вычислительное ожидание новых молекул . Спрингер. стр. 53–67. дои : 10.1007/978-1-4020-6973-4_4 . ISBN 978-1-4020-6972-7 .

[1] Хантер, Сюзанна; Жуанн, Йорн; Келлер-Рудек, Ханнелор; и др. (1986). F Фтор: соединения с кислородом и азотом . Гмелина Справочник по неорганической химии. Том 4. Берлин: Шпрингер. п. 163. дои : 10.1007/978-3-662-06339-2 . ISBN 978-3-662-06341-5 . Проверено 29 августа 2015 г.

[Goetschel-2] Перейти обратно: ^а ^б Гетшель, Коннектикут; В. А. Кампанила; Р. М. Кертис; и др. (июль 1972 г.). «Получение и свойства тетрафторбората перфтораммония, [NF ₄ ] ⁺[БФ ₄ ] ⁻и возможный синтез пентафторида азота». Неорганическая химия . 11 (7): 1696–1701. doi : 10.1021/ic50113a051 .

[3] Кристе, Карл О.; Уильям В. Уилсон (декабрь 1992 г.). «Пентафторид азота: ковалентный NF ₅ против ионного NF ₄⁺Ф ⁻ и исследования нестабильности последнего». Журнал Американского химического общества . 114 (25): 9934–9936. doi : 10.1021/ja00051a027 .

[4] Кристе, Карл О. (сентябрь 1977 г.). «Синтез и характеристика гексафторникелата бис (тетрафтораммония)». Неорганическая химия . 16 (9): 2238–2241. дои : 10.1021/ic50175a017 .

[ChristeK-5] Перейти обратно: ^а ^б Кристе, Карл О. (23 мая 1980 г.). «Исследования в области NF ₄⁺ Соли» (PDF) . Rockwell. Архивировано (PDF) из оригинала 27 декабря 2015 года . Проверено 23 февраля 2012 года .

[6] Бифторид тетрафтораммония

[7] Кристе, Карл О.; Уильям В. Уилсон; Гэри Дж. Шробильген; и др. (март 1998 г.). «О существовании пятикоординированного азота». Неорганическая химия . 27 (5): 789–790. дои : 10.1021/ic00278a009 .

[8] Куржидловский, Доминик; Залески-Эйгерд, Патрик (3 ноября 2016 г.). «Гексакоординированный азот(V), стабилизированный высоким давлением» . Научные отчеты . 6 : 36049. Бибкод : 2016NatSR...636049K . дои : 10.1038/srep36049 . ПМК 5093683 . ПМИД 27808104 .

[9] Хольгер Ф. Беттингер; Пол против Р. Шлейера; Генри Ф. Шефер III (27 октября 1998 г.). «NF ₅ — Жизнеспособен или Нет?». Журнал Американского химического общества . 120 (44): 11439–11448. дои : 10.1021/ja9813921 .

[mm-10] Льюарс, Эррол Г. (3 ноября 2008 г.). «Пентафторид азота и родственные соединения» . Чудеса моделирования: вычислительное ожидание новых молекул . Спрингер. стр. 53–67. дои : 10.1007/978-1-4020-6973-4_4 . ISBN 978-1-4020-6972-7 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

v т и азота Виды
Hydrides	NH₃ NH₄⁺ NH₂⁻ N³⁻ NH₂OH N₂H₄ HN₃ N₃⁻ NH₅ (?)
Organic	NR₃ >C=NR -CONR₂ -CN HCN CN⁻ (CN)₂ H₂NCN HOCN HNCO HNCS CH₂N₂ -NO -NO₂
Oxides	NO / (NO)₂ N₂O₃ HNO₂ / NO⁻ ₂ / NO⁺ NO₂ / (NO₂)₂ N₂O₅ HNO₃ / NO⁻ ₃ / NO⁺ ₂ NO₃ HNO / (HON)₂ / N₂O²⁻ ₂ / N₂O H₂NNO₂ HO₂NO / ONOO⁻ HO₂NO₂ / O₂NOO⁻ NO³⁻ ₄ H₄N₂O₄ / N₂O²⁻ ₃
Halides	NF NF₂ NF₃ NF₅ (?) NCl₃ NBr₃ NI₃ FN₃ ClN₃ BrN₃ IN₃ NH₂F N₂F₂ NH₂Cl NHF₂ NHCl₂ NHBr₂ NHI₂
Oxidation states	−3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 (a strongly acidic oxide)