Pentazeniu
| ion pentazeniu | ||
|---|---|---|
 | ||
| ||
| Numele IUPAC | ||
| Cation pentanitrogen | ||
| Caracteristici generale | ||
| Formula moleculară sau brută | N 5 ⁺ | |
| Masa moleculară ( u ) | 70,0335 g / mol | |
| numar CAS | Numărul CAS este nevalid [1] | |
| PubChem | 139031002 | |
| ZÂMBETE | N#[N+][N-][N+]#N | |
| Informații de siguranță | ||
| Simboluri de pericol chimic | ||
  | ||
| Atenţie | ||
Cationul pentazeniu (numit și pentanitrogen ) este un ion polinitrogen încărcat pozitiv cu formula chimică N + 5 . Anionul azidă și pentazenio, polimerii diazot și " azotul solid , sunt singurele specii polinitrogene care poate fi obținut în cantități semnificative.
Istorie
În cadrul programului de cercetare High Energy Density Matter, promovat după 1986 de Forțele Aeriene ale SUA, a început un studiu sistematic al compușilor polinitrogenici în 1998, când Laboratorul de Cercetare al Forțelor Aeriene de la Edwards AFB a devenit interesat de un combustibil alternativ pentru rachete. compus hidrazină , obținând diferite soluții. Karl O. Christe , un tânăr cercetător AFRL, propune un compus liniar N + 5 cu N 2 F + și N - 3 pe baza următoarei structuri: [2]
- [F - N≡N] + + HN = N = N → [N≡N - N = N = N] + + HF
Reacția are loc și compusul N + 5 AsF - 6 este creat în cantități suficiente pentru a fi studiat în spectrosocopie RMN, IR și Raman în 1999. [3] Sarea este extrem de explozivă, dar când AsF 5 a fost înlocuit cu SbF 5 , un acid Lewis mai puternic, a fost produs compusul N + 5 SbF - 6 , rezistent la șocuri și stabil termic până la 60-70 ° C. Aceasta permite producția în masă, prelucrarea simplă și analiza structurii cristalelor cu raze X. [4]
Pregătirea
Metoda numai cunoscută este reacția N 2 F + și HN 3 într - o soluție neapoasă de HF la -78 ° C , care este:
- cis - N 2 F 2 + SbF 5 → [N 2 F] + [SbF 6 ] -
- [N 2 F] + [SbF 6 ] - + HN 3 → [N 5 ] + [SbF 6 ] - + HF
Chimie
N + 5 oxidează în apă, NO, NO2 și Br 2, dar nu cu Cl 2 sau O 2 soluții; afinitatea sa electronică este de 10,44 eV (1018,4 kJ / mol). Din acest motiv, N + 5 trebuie tratat și preparat într-un mediu uscat:
- 4 N + 5 AsF - 6 + 2 H 2 O → 4HF + 4 AsF 5 + 10 N 2 + O 2
- 2 N + 5 SbF - 6 + 2 Br 2 → 2 Br + 2 SbF - 6 + 5 N 2
Deoarece fluoroantimoniate este stabil, este folosit ca precursor al tuturor sărurilor cunoscute, de obicei însoțită de reacții de metateză într - un solvent neapos , cum ar fi HF, SO 2, CHF 3, sau acetonitril CH3CN , unde hexafluorantimonat este insolubilă:
- 2 N + 5 SbF - 6 + A + B - → N + 5 B - + ASbF 6
Sărurile mai stabile ale N + 5 se descompun când sunt încălzite la 50-60 ° C: N + 5 SbF - 6 , N + 5 SbF - 5 și N 5 B (CF 3 ) 4 , în timp ce sărurile mai instabile obținute și studiate , N + 5 [P (N 3 ) - 6 ] și N + 5 [B (N 3 ) - 4 ] sunt extrem de sensibile la temperatură și șoc, explodând într-o soluție de 0,5 mmol. Un număr de săruri, cum ar fi fluoruri, azide, nitrați sau perclorați nu se formează. [2]
Structura și legătura
În teoria legăturii Valence , pentazeniul este descris prin șase structuri de rezonanță :
- [N≡N + −N - −N + ≡N] + ↔ [N - = N + = N - N + ≡N] + ↔ [N≡N + −N = N + = N - ] + ↔ [N ≡N + −N + ≡N + −N 2− ] + ↔ [N 2− −N + ≡N + −N + ≡N] + ↔ [N - = N + = N + = N + = N - ] +
unde ultimele trei structuri au o pondere mai mică în contribuția structurii Lewis, deoarece cu stări mai puțin favorizate ale sarcinii formale decât primele trei. [5]
Conform calculelor ab initio și a structurii experimentale sub raze X, cationul este plan, simetric și aproximativ în formă de V, cu unghiuri de legătură 111 ° pe atomul central (unghiul N2 - N3 - N4) și 168 ° pe al doilea și al patrulea atom (unghiurile N1 - N2 - N3 și N3 - N4 - N5). Lungimea legăturii pentru N1 - N2 și N4 - N5 este 1,10 Å și cea a legăturilor N2 - N3 și N3 - N4 sunt 1,30 Å. [4]
Notă
- ^ Cercetare CAS , la tools.wmflabs.org , Wikimedia Tool Labs.
- ^ a b Karl O. Christe, Progrese recente în chimia compușilor N + 5 , N - 5 și cu conținut ridicat de oxigen , în Propelenți, explozivi, pirotehnică , vol. 32, nr. 3, 14 iunie 2007, pp. 194–204, DOI : 10.1002 / prep . 200700020 .
- ^ Karl O. Christe, William W. Wilson, Jeffrey A. Sheehy si Jerry A. Boatz, <2004 :: AID-ANIE2004> 3.0.CO; 2-7 N + 5: Un roman Homoleptic Polynitrogen Ion ca densitate mare de energie Material , în Angewandte Chemie International Edition , vol. 38, 13-14, 12 iulie 1999, pp. 2004–2009, DOI : 10.1002 / (SICI) 1521-3773 (19990712) 38: 13/14 <2004 :: AID-ANIE2004> 3.0.CO; 2-7 .
- ^ a b Ashwani Vij, William W. Wilson, Vandana Vij, Fook S. Tham, Jeffrey A. Sheehy și Karl O. Christe, Polynitrogen Chemistry. Sinteza, caracterizarea și structura cristalină a sărurilor fluorurantimonate surprinzător de stabile de N + 5 , în J. Am. Chem. Soc. , Vol. 123, n. 26, 9 iunie 2001, pp. 6308–6313, DOI : 10.1021 / ja010141g , PMID 11427055 .
- ^ Metodă de desenare a structurilor Lewis ale N5 + , pe Chemistry Net Blogspot , Blogger, 31 octombrie 2012. Accesat la 8 noiembrie 2016 .
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe Pentazenium
