Пентагидрид азота
 Возможное строение пентагидрида азота согласно теоретическим расчетам [1] | |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена Гидрид аммония | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| Характеристики | |
| Ч 5 Н | |
| Молярная масса | 19.047 g·mol −1 |
| Структура | |
| Тригонально-бипирамидальная молекулярная геометрия (ковалентная [1] ) | |
| 0 D (ковалентный [1] ) | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Пентагидрид азота , также известный как гидрид аммония, представляет собой гипотетическое соединение с химической формулой NH 5 . Существует две теоретические структуры пентагидрида азота. Одна структура представляет собой с тригональной бипирамидальной геометрией молекулу NH 5 . Его азота и водорода атомы ковалентно связаны, а группа симметрии D атом 3h . [1] Другая предсказанная структура пентагидрида азота представляет собой ионное соединение , состоящее из иона аммония и иона гидрида (NH 4 + ЧАС − ). До сих пор никто не синтезировал это вещество и не доказал его существование, а в связанных с ним экспериментах пентагидрид азота непосредственно не наблюдался. Есть только предположение, что это может быть реакционноспособный промежуточный продукт , основанный на продуктах реакции. Теоретические расчеты показывают, что эта молекула термодинамически нестабильна. [4] Причина может быть аналогична нестабильности пентафторида азота . [5] поэтому вероятность его существования мала. Однако пентагидрид азота может существовать в особых условиях или при высоком давлении. Пентагидрид азота рассматривался для использования в качестве твердого ракетного топлива для исследований в 1966 году. [6]
Исследования и попытки
[ редактировать ]Некоторые исследования полагают, что пентагидрид азота может существовать при формировании кристаллической решетки атомов других металлов , например ртути. [7] [8] и литий . Существуют также соответствующие исследования по изучению возможности реакции замещения галогенидом аммония. [9] Также предпринимаются попытки взаимодействия аммония и дейтерия с образованием пентагидрида, однако некоторые эксперименты показывают, что это может быть только реакционноспособный промежуточный продукт, который немедленно разложится на аммиак и водород. [10] [1] то же самое верно и для экспериментов с использованием дейтерия. [2] [1] Однако все приведенные выше исследования представляют собой лишь теоретические расчеты, существование пентагидрида азота не наблюдалось и существование этого вещества не доказано.
В эксперименте была предпринята попытка провести реакцию замещения между трифторацетатом аммония и гидридом лития в расплавленном состоянии, чтобы изучить возможность существования пентагидрида азота: [10]
- CF 3 COONH 4 + LiH → CF 3 COOLi + [NH 4 H]
В реакции трифторацетата аммония с дейтеридом лития образуется аммиак, содержащий 85% обычного аммиака и 15% монодейтерированного аммиака. Продуктовый водород содержит 66% дейтерида водорода , 21% газообразного водорода и 13% газообразного дейтерия. В продукте, собранном с использованием трифторацетата тетрадейтерированного аммония и гидрида лития, аммиак содержит ND 3 , NHD 2 и NH 2 D, тогда как водород содержит 68% дейтерида водорода, 18% газообразного водорода и 14% газообразного дейтерия. Таким образом, предполагается, что реакция может иметь два пути: один заключается в прямом разложении на аммиак и водород, другой заключается в первом образовании реакционноспособных промежуточных продуктов дейтерида аммония, частично за счет образования анионов дейтерия и катионов водорода с образованием дейтерированного водорода и аммиака, а также путем образование гидрид-ионов или катионов дейтерия с разложением на водород или газообразный дейтерий. [1]
Но он тут же разложился на водород и аммиак, и доказать его существование было невозможно. Эксперименты с дейтерием по-прежнему дают те же результаты: [2]
- [NH 4 H] → NH 3 + H 2
Структура
[ редактировать ]
В нескольких статьях были проведены теоретические расчеты пентагидрида азота и предполагается, что пентагидрид азота вряд ли будет образовывать ионные кристаллы ионов гидрида и аммония. Однако не исключено, что водород связан с одним из атомов водорода аммония. [1] Он также может быть похож на пентафторид азота , образуя трехцентровую двухэлектронную связь, подобную ионам карбония , или эти пять атомов водорода расположены в треугольной бипирамидальной структуре вокруг атома азота. [1]
Родственные соединения
[ редактировать ]Соединение, похожее на пентагидрид азота, представляет собой теоретический пентафторид азота . Предполагается, что его структура представляет собой фторид тетрафтораммония (NF 4 + Ф − ). [11] Подобно пентагидриду азота, это соединение азота и пяти одинаковых атомов, но пентафторид азота также является гипотетическим соединением, которое до сих пор никогда не синтезировалось и существуют только теоретические исследования. [12] Другие пентагидриды пниктогена теоретически более стабильны, например пентагидрид фосфора (PH 4 H), который более стабилен, чем пентагидрид азота, но все же неустойчив к разложению на фосфин и газообразный водород. Его органические производные ( фосфораны ) более стабильны, например стабильный пентафенилфосфор (Ph 5 P). [13] Более вероятно существование других более тяжелых пентагидридов пниктогена, таких как теоретический пентагидрид мышьяка . [14] [ нужен лучший источник ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Ола, Джорджия; Пракаш, ГКС (2003). Через обычные линии: избранные статьи Джорджа Олы (в 2 томах) . Мировая научная серия по химии ХХ века. п. 759. ИСБН 9789814498548 . Архивировано из оригинала 25 ноября 2021 года.
- ^ Jump up to: а б с Мерле П. и Кошель Д. и Хак В. и Хаубольд Р. и Омс-Бредеманн У. и Генрих-Стерцель К. и Вагнер Дж. и Келлер-Рудек Х. и Ши. Оберг, Д. и Страмец, К. (2013). N Азот: соединения с благородными газами и водородом . Справочник Гмелина по неорганической и металлоорганической химии - 8-е издание. Springer Berlin Heidelberg, стр. 278 . 9783662063330 . Архивировано из оригинала 16 августа 2017 г.
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Хишам, Мохамед В.М. и Бенсон, Сидни В. (1988). «Термохимия неорганических твердых тел. 8. Эмпирические зависимости между энтальпиями образования различных анионных соединений» . Журнал физической химии . 92 (21): 6107–6112. дои : 10.1021/j100332a052 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Эвиг, Карл С.; Ван Вазер, Джон Р. (1989). «Ab initio исследования молекулярных структур и энергетики. 3. Пентакоординированные азотистые соединения NFnH5-n». Журнал Американского химического общества . 111 (12): 4172–4178. дои : 10.1021/ja00194a005 .
- ^ Куржидловский, Доминик; Залески-Эйгерд, Патрик (декабрь 2016 г.). «Гексакоординированный азот(V), стабилизированный высоким давлением» . Научные отчеты . 6 (1): 36049. Бибкод : 2016НатСР...636049К . дои : 10.1038/srep36049 . ПМК 5093683 . ПМИД 27808104 .
- ^ Стерретт, К.Ф.; Кэрон, AP (1966). «Химия водородосодержащих топлив высокого давления» . Космические лаборатории Нортропа. Архивировано из оригинала 23 августа 2011 г. Проверено 21 августа 2017 г.
- ^ Бард А.Дж., Инзельт Г. и Шольц Ф. (2012). Электрохимический словарь . Шпрингер Берлин Гейдельберг. ISBN 9783642295508 . LCCN 2012945766 . Архивировано из оригинала 16 августа 2017 г.
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Гладышев, ВП; Ковалева С.В.; Храмцова, Н.А. (2001). «Определение аммония методом инверсионной вольтамперометрии». Журнал аналитической химии . 56 (5). Спрингер: 443–448. дои : 10.1023/А:1016627003444 . S2CID 195095419 .
- ^ Ола, Джордж А.; Донован, Дэниел Дж.; Шен, Джейкоб; Клопман, Жиль (1975). «Ионы ония. XVI. Водород-дейтериевый обмен, сопровождающий расщепление трифторацетата аммония (тетрадейтериоаммония) дейтеридом (гидридом) лития, что указывает на SN2-подобное нуклеофильное замещение четвертичного азота через пентакоординированный гидрид аммония». Журнал Американского химического общества . 97 (12): 3559–3561. дои : 10.1021/ja00845a069 .
- ^ Jump up to: а б Ола, Джорджия; Донован, DJ; Шен, Дж.; Клопман, Г. (J. Am. Chem. Soc. 97 [1975] 3559/61).
- ^ Гетшель, Коннектикут; В. А. Кампанила; Р. М. Кертис; КР Лоос; CD Вагнер; Дж. Н. Уилсон (июль 1972 г.). «Получение и свойства тетрафторбората перфтораммония, NF4 + BF4- и возможный синтез пентафторида азота». Неорганическая химия . 11 (7): 1696–1701. дои : 10.1021/ic50113a051 .
- ^ Льюарс, Эррол Г. (3 ноября 2008 г.). Чудеса моделирования: вычислительное ожидание новых молекул . Спрингер. стр. 53–67. ISBN 9781402069734 . Архивировано из оригинала 12 февраля 2015 г.
- ^ ^ Руководство по фосфорорганической химии Луи Д. Куин , 2000, ISBN John Wiley & Sons 0-471-31824-8
- ^ «арсоран» . ЧЕБИ . Архивировано из оригинала 21 августа 2017 г. Проверено 21 августа 2017 г.