Pentazenium - Pentazenium - Wikipedia
 | |
| Jména | |
|---|---|
| Ostatní jména Pentanitrogenový kation | |
| Identifikátory | |
3D model (JSmol ) | |
PubChem CID | |
| |
| |
| Vlastnosti | |
| N+ 5 | |
| Molární hmotnost | 70,0335 g / mol |
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
 ověřit (co je   ?) | |
| Reference Infoboxu | |
The pentazenium kation (také známý jako pentanitrogen) je pozitivně účtováno polynitrogenový iont z chemický vzorec N+
5. Dohromady s dinitrogen, pevný dusík polymery a azid anion, je to jeden z pouhých tří druhů polynitrogenu získaných ve velkém množství.
Dějiny
V rámci Hmota s vysokou hustotou energie Výzkumný program, provozovaný americkým letectvem od roku 1986, začal systematickými pokusy o přístup k polynitrogenovým sloučeninám v roce 1998, kdy Výzkumná laboratoř letectva na Edwards AFB se začal zajímat o výzkum alternativ k vysoce toxickým látkám hydrazin -na základě raketové palivo a současně financovalo několik takových návrhů. Karl O. Christe poté se vedoucí vyšetřovatel AFRL rozhodl pokusit se budovat lineárně N+
5 mimo N
2F+
a N−
3, na základě navrhované struktury vazby:[1]
- [F-N≡N]+ + HN = N = N → [N≡N − N = N = N]+ + HF
Reakce uspěla a N+
5AsF−
6 byl vytvořen v dostatečném množství, aby byl plně charakterizován NMR, IR a Ramanovou spektroskopií v roce 1999.[2] Sůl byla vysoce výbušná, ale když AsF
5 byl nahrazen SbF
5, silnější Lewisova kyselina, mnohem stabilnější N+
5SbF−
6 byl vyroben, nárazuvzdorný a tepelně stabilní do 60–70 ° C. Díky tomu bylo možné hromadné množství, snadná manipulace a rentgenová analýza krystalové struktury.[3]
Příprava
Reakce N
2F+
a HN
3 v suchu HF při -78 ° C je zatím jediná známá metoda:
- cis-N
2F
2 + SbF
5 → [N
2F]+
[SbF
6]− - [N
2F]+
[SbF
6]−
+ HN
3 → [N
5]+
[SbF
6]−
+ HF
Chemie
N+
5 je schopen oxidovat vodu, NO, NE
2 a Br
2, ale ne Cl
2 nebo Ó
2; jeho elektronová afinita je 10,44 eV (1018,4 kJ / mol). Z tohoto důvodu, N+
5 musí být připraveny a manipulováno v suchém prostředí:
- 4 N+
5AsF−
6 + 2 H
2Ó → 4 HF + 4 AsF
5 + 10 N
2 + Ó
2 - 2 N+
5SbF−
6 + 2 Br
2 → 2 Br+
2SbF−
6 + 5 N
2
Kvůli stabilitě fluoroantimonátu se používá jako prekurzor pro všechny ostatní známé soli, což se obvykle dosahuje reakce metateze v nevodných rozpouštědlech, jako je HF, TAK
2, CHF
3nebo CH
3CN, kde jsou vhodné hexafluoroantimonáty nerozpustné:
- 2 N+
5SbF−
6 + A+
B−
→ N+
5B−
+ ASbF
6
Nejstabilnější soli N+
5 rozkládat při zahřátí na 50–60 ° C: N+
5SbF−
6, N+
5SbF−
5, a N
5B (CF
3)
4, zatímco ty nejstabilnější soli, které byly získány a studovány, N+
5[P (č
3)−
6] a N+
5[B (č
3)−
4] byly extrémně citlivé na otřesy a teplotu, explodovaly v roztocích zředěných jako 0,5 mmol. Nelze vytvořit řadu solí, jako je fluorid, azid, dusičnan nebo chloristan.[1]
Struktura a lepení
v teorie valenčních vazeb, pentazenium lze popsat šesti rezonanční struktury:
- [N≡N+- N.−- N.+≡N]+ ↔ [č−= N+= N - N+≡N]+ ↔ [N≡N+−N = N+= N−]+ ↔ [N≡N+- N.+≡N+- N.2−]+ ↔ [č2−- N.+≡N+- N.+≡N]+ ↔ [č−= N+= N+= N+= N−]+,
kde poslední tři na obrázku mají menší příspěvky k celkové struktuře, protože mají méně příznivé podmínky formální poplatek státy než první tři.[4][je zapotřebí lepší zdroj ]
Podle obou ab initio výpočty a experimentální rentgenová struktura, kation je rovinný, symetrický a přibližně ve tvaru V, s úhly vazby 111 ° na centrálním atomu (úhel N2 – N3 – N4) a 168 ° na druhém a čtvrtém atomu (úhly N1 – N2 – N3 a N3 – N4 – N5). Délky vazeb pro N1 – N2 a N4 – N5 jsou 1,10 Å a délky vazeb N2 – N3 a N3 – N4 jsou 1,30 Å.[3]
Viz také
Reference
- ^ A b Christe, Karl O. (14. června 2007). "Nedávné pokroky v chemii N+
5, N−
5 a sloučeniny s vysokým obsahem kyslíku “. Pohonné látky, výbušniny, pyrotechnika. 32 (3): 194–204. doi:10.1002 / prep.200700020. - ^ Christe, Karl O .; William W. Wilson; Jeffrey A. Sheehy; Jerry A. Boatz (12. července 1999). "N+
5: Nový homoleptický polynitrogenový iont jako materiál s vysokou hustotou energie “. Angewandte Chemie International Edition. 38 (13–14): 2004–2009. doi:10.1002 / (SICI) 1521-3773 (19990712) 38: 13/14 <2004 :: AID-ANIE2004> 3.0.CO; 2-7. - ^ A b Vij, Ashwani; William W. Wilson; Vandana Vij; Fook S. Tham; Jeffrey A. Sheehy; Karl O. Christe (9. června 2001). „Polynitrogenová chemie. Syntéza, charakterizace a krystalová struktura překvapivě stabilních solí fluoroantimonátu N+
5". J. Am. Chem. Soc. 123 (26): 6308–6313. doi:10.1021 / ja010141g. PMID 11427055. - ^ "Metoda kreslení Lewisových struktur N5 +". Chemistry Net Blogspot. Blogger. 31. října 2012. Citováno 8. listopadu 2016.