El catión pentazenio (también conocido como pentanitrógeno ) es un ion polinitrógeno cargado positivamente de fórmula química N +
5. Junto con los polímeros de nitrógeno sólido y el anión azida , es una de las tres únicas especies de polinitrógeno obtenidas en grandes cantidades.
Nombres | |
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Otros nombres Catión pentanitrógeno | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
PubChem CID | |
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Propiedades | |
norte+ 5 | |
Masa molar | 70,0335 g / mol |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Historia
Dentro del programa de investigación High Energy Density Matter , dirigido por la Fuerza Aérea de EE. UU. Desde 1986, los intentos sistemáticos de abordar los compuestos de polinitrógeno comenzaron en 1998, cuando el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea en Edwards AFB se interesó en investigar alternativas al combustible para cohetes altamente tóxico basado en hidracina y simultáneamente financió varias de estas propuestas. Karl O.Christe , entonces, investigador principal de AFRL, decidió intentar construir N lineal+
5de N
2F+
y N-
3, sobre la base de la estructura de enlace propuesta: [1]
- [F − N≡N] + + HN = N = N → [N≡N − N = N = N] + + HF
La reacción tuvo éxito y N+
5AsF-
6fue creado en cantidades suficientes para ser completamente caracterizado por RMN, IR y espectroscopía Raman en 1999. [2] La sal era altamente explosiva, pero cuando AsF
5fue reemplazado por SbF
5, un ácido de Lewis más fuerte, mucho más estable N+
5SbF-
6fue producido, resistente a los golpes y térmicamente estable hasta 60–70 ° C. Esto hizo posible el análisis de la estructura del cristal de rayos X, la manipulación fácil y las cantidades a granel. [3]
Preparación
Reacción de N
2F+
y HN
3en HF seco a -78 ° C es el único método conocido hasta ahora:
- cis - N
2F
2+ SbF
5→ [N
2F]+
[SbF
6]- - [NORTE
2F]+
[SbF
6]-
+ HN
3→ [N
5]+
[SbF
6]-
+ HF
Química
norte+
5es capaz de oxidar el agua, NO, NO
2y Br
2, pero no Cl
2o O
2; su afinidad electrónica es 10,44 eV (1018,4 kJ / mol). Por esta razón, N+
5 debe prepararse y manipularse en un ambiente seco:
- 4 N+
5AsF-
6+ 2 H
2O → 4 HF + 4 AsF
5+ 10 N
2+ O
2 - 2 N+
5SbF-
6+ 2 Hab
2→ 2 Hab+
2SbF-
6+ 5 N
2
Debido a la estabilidad del fluoroantimoniato, se utiliza como precursor de todas las demás sales conocidas, lo que normalmente se logra mediante reacciones de metátesis en disolventes no acuosos como HF, SO
2, CHF
3, o CH
3CN , cuando los hexafluoroantimonatos adecuados sean insolubles:
- 2 N+
5SbF-
6+ A+
B-
→ N+
5B-
+ ASbF
6
Las sales más estables de N+
5se descompone cuando se calienta a 50–60 ° C: N+
5SbF-
6, N+
5SbF-
5y N
5B (CF
3)
4, mientras que las sales más inestables que se obtuvieron y estudiaron, N+
5[P (N
3)-
6] y N+
5[B (N
3)-
4] eran extremadamente sensibles a los golpes y la temperatura, explotando en soluciones tan diluidas como 0,5 mmol. No se pueden formar varias sales, como fluoruro, azida, nitrato o perclorato. [1]
Estructura y vinculación
En la teoría del enlace de valencia , el pentazenio se puede describir mediante seis estructuras de resonancia :
- [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 - ] + ,
donde los últimos tres ilustrados tienen contribuciones más pequeñas a la estructura general porque tienen estados de carga formales menos favorables que los tres primeros. [4] [se necesita una mejor fuente ]
Según los cálculos ab initio y la estructura experimental de rayos X, el catión es plano, simétrico y aproximadamente en forma de V, con ángulos de enlace de 111 ° en el átomo central (ángulo N2-N3-N4) y 168 ° en el segundo. y cuartos átomos (ángulos N1 – N2 – N3 y N3 – N4 – N5). Las longitudes de enlace para N1 – N2 y N4 – N5 son 1,10 Å y las longitudes de enlace N2 – N3 y N3 – N4 son 1,30 Å. [3]
Ver también
Referencias
- ↑ a b Christe, Karl O. (14 de junio de 2007). "Avances recientes en la química de N+
5, N-
5y compuestos con alto contenido de oxígeno ". Propelentes, explosivos, pirotecnia . 32 (3): 194-204. doi : 10.1002 / prep.200700020 . - ^ Christe, Karl O .; William W. Wilson; Jeffrey A. Sheehy; Jerry A. Boatz (12 de julio de 1999). " N+
5: A Novel Homoleptic Polynitrogen Ion as a High Energy Density Material " . 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 de junio de 2001). "Química del polinitrógeno. Síntesis, caracterización y estructura cristalina de sales de fluoroantimoniato sorprendentemente estables de N+
5" . J. Am. Chem. Soc . 123 (26): 6308-6313. Doi : 10.1021 / ja010141g . PMID 11427055 . - ^ "Método de dibujo de las estructuras de Lewis de N5 +" . Blogspot de la red de química . Blogger. 31 de octubre de 2012 . Consultado el 8 de noviembre de 2016 .