Tetraazid křemíku - Silicon tetraazide

Tetraazid křemíku
kosterní vzorec tetraazidu křemíku
Model vyplňování prostoru molekuly tetraazidu křemíku
Identifikátory
3D model (JSmol )
Vlastnosti
Hřích
12
Molární hmotnost196,1659 g mol−1
VzhledBílé krystaly
Bod tání 212 ° C (414 ° F; 485 K)
Reaguje
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Reference Infoboxu

Tetraazid křemíku je tepelně nestabilní binární sloučenina křemíku a dusík s obsahem dusíku 85,7%. Tato vysokoenergetická sloučenina spaluje spontánně a lze ji studovat pouze v roztoku.[1][2][3] Další koordinace šestinásobné koordinované struktury, jako je hexaazido silicid [Si (N3)6]2−[4] nebo jako adukt s bicationickými ligandy Si (N3)4L2[2] bude mít za následek relativně stabilní krystalické pevné látky, s nimiž lze zacházet při pokojové teplotě.

Příprava

Tetraazid křemíku se syntetizuje konverzí chlorid křemičitý s azid sodný v benzen.[1][3]

Syntéza tetraazidu křemíku 02.svg

Reakce chloridu křemičitého s přebytkem azidu sodného při teplotě místnosti v acetonitril bude mít za následek tvorbu hexaazidosilicidu sodného, ​​který přidáním ligandů, jako je 2,2'-bipyridin a 1,10-fenanthrolin bude mít za následek stabilní adukty tetraazidu křemíku.[2] Další základy, jako např pyridin a tetramethylethylendiamin nebude reagovat s hexaazido silicidovým iontem.[2]

Syntéza tetraazidu křemíku 01.svg

Další příprava bis (trifenylfosfino) iminiumhexaazido silicidové soli ((PPN)2Hřích3)6, [Ph3P = NPPh3][Hřích3)6]) je možné přeměnou bis (trifenylfosfino) iminiumazidu (PPNN3, [Ph3P = NPPh3]+N3−) s chloridem křemičitým v acetonitrilu.[4]

Vlastnosti

Křemík tetraazid je bílá krystalická sloučenina, která bude detonovat již při 0 ° C.[1] Čistá sloučenina, stejně jako vzorky kontaminované chloridem křemičitým a diazidem křemičitým, mohou spontánně vybuchnout bez zjevné příčiny.[5] Sloučenina je náchylná k hydrolýza.[3] Je rozpustný v diethylether a benzen.[1]

Adiční sloučenina s 2,2'-bipyridinem je mnohem stabilnější. A bod tání 212 ° C s a entalpie tání 110 J · g−1 je zaznamenán. The Měření DSC ukazuje při 265 ° C prudkou exotermickou reakci s entalpií −2400 J · g−1. Podobné výsledky jsou nalezeny pro adiční sloučeninu s 1,10-fenanthrolinem. Když izolovaná sloučenina solvatovaná hemiacetonitrilem vypuzuje rozpouštědlo při 100 ° C, ukazuje při měření DSC od 240 ° C silnou exotermickou reakci s generovaným teplem 2300 Jg−1.[2] Entalpie jsou vyšší než entalpie azidu sodného s −800 J · g−1,[6] ale stále nižší než hodnoty zaznamenané u klasických výbušnin jako např RDX s −4500 J · g−1.[2] Adiční sloučeniny jsou stabilní v roztoku. Lze to uzavřít z IR-spektroskopie a protonová NMR údaje, že nedochází k disociaci v tetraazidu křemíku a 2,2'-bipyridinu nebo například 1,10-fenanthrolinu.[2] Bis (trifenylfosfino) iminiumhexaazidosilikátová sůl ((PPN)2Hřích3)6) je na druhé straně relativně stabilní. sloučenina taje při 214 ° C a vykazuje v měření DSC při 250 ° C reakci.[4] Jeden hmotnostní spektrometrie spojený termogravimetrická analýza šetření označeno jako reakční produkty dusík, tetraazid křemíku a kyselina hydrazoová.[4]

Aplikace

Praktická aplikace volného tetraazidu křemíku je nepravděpodobná kvůli vysoké nestabilitě. V roztoku má sloučenina potenciální použití jako surovina pro materiály bohaté na dusík.[2] Jedna aplikace jako činidlo při výrobě polyolefinů byla patentována.[7] Stabilizované adukty mohou sloužit jako energetické sloučeniny jako náhrada za azid olovnatý.[2]

Reference

  1. ^ A b C d Wilberg, E .; Michaud, H .: Z. Naturforsch. B 9 (1954) S. 500.
  2. ^ A b C d E F G h i Portius, Peter; Filippou, Alexander C .; Schnakenburg, Gregor; Davis, Martin; Wehrstedt, Klaus-Dieter (2010). „Neutrale Lewis-Basen-Addukte des Siliciumtetraazids“. Angewandte Chemie. 122 (43): 8185–8189. doi:10,1002 / ange.201001826.
  3. ^ A b C Gmelins Handbook of Anorganic Chemistry, 8. vydání, Křemík Dodatek Volume B4, Springer-Verlag 1989, S. 46.
  4. ^ A b C d Filippou, Alexander C .; Portius, Peter; Schnakenburg, Gregor (2002). „Hexaazidosilikátový (IV) ion: Syntéza, vlastnosti a molekulární struktura“. Journal of the American Chemical Society. 124 (42): 12396–12397. doi:10.1021 / ja0273187. PMID  12381165.
  5. ^ Bretherick's Handbook of Reactive Chemical Hazard, 7. přepracované vydání, Academic Press 2006, ISBN  978-0-12-372563-9
  6. ^ T. Grewer: Tepelná nebezpečí chemických reakcí, Industrial Safety Series 4, Elsevier 1994.
  7. ^ Nomura, M .; Tomomatsu, R .; Shimazaki, T .: EP 206034 (1985) pdf ke stažení