Нитрид трииода

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
(перенаправлено с «Нитрид иода»)
Нитрид трииода

Общие
Систематическое
наименование		 Иодид азота
Хим. формула [math]\ce{ NI3 }[/math]
Рац. формула [math]\ce{ I3N }[/math]
Физические свойства
Состояние кристаллы
Молярная масса 394,77 г/моль
Термические свойства
Температура
 • кипения возгоняется при -20 °C
 • разложения от 0 до 25 °С
Классификация
Рег. номер CAS 13444-85-4
Безопасность
Пиктограммы ECB Пиктограмма «E: Взрывчатое» системы ECB
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Нитри́д триио́да (иногда йодистый азот, неверно: азид йода) — чрезвычайно взрывчатое неорганическое соединение азота и иода с формулой [math]\ce{ NI3 }[/math]. Обычно получается в виде чёрно-коричневых кристаллов — аддукта с аммиаком [math]\ce{ NI3 . n NH3 }[/math] (аммиаката), но был получен и в индивидуальном виде реакцией BN с IF при низких температурах[1].

Чёрные кристаллы очень чувствительны к механическим воздействиям. В сухом виде взрывается от прикосновения, образуя розовато-фиолетовое облако паров йода. Скорость детонации 6,712 км/с. Это единственное известное вещество, которое взрывается под воздействием альфа-частиц и других продуктов ядерного распада[2].

Впервые был получен Куртуа в 1812[3]—1813[4] гг. (по другой версии это сделал Ганч в 1900 г.[5]).

Свойства

Аддукт нитрида иода разлагается при взаимодействии с диэтилцинком [math]\ce{ Zn(C2H5)2: }[/math]

[math]\ce{ NH3.NI3 + 3Zn(C2H5)2 -> }[/math]
[math]\ce{ -> NH3 + N(C2H5)3 + 3ZnC2H5I }[/math].

Благодаря именно этой реакции установлено строение аддукта йодида азота с аммиаком[3]

Во влажном виде при наличии избытка аммиака в растворе сравнительно устойчив. Из-за крайней нестабильности применяется как средство для эффектного химического фокуса. Нестабильность вещества вызвана большой длиной связи [math]\ce{ N-I }[/math] и большими относительными размерами трёх атомов иода, приходящихся на один атом азота, и, соответственно, низкой энергией активации реакции разложения. Является единственным известным взрывчатым веществом, способным детонировать от альфа-излучения и осколков деления тяжёлых ядер[6].

Нерастворим в этаноле. Разлагается горячей водой, кислотами-окислителями, щелочами.

Реакция разложения чистого вещества:

[math]\ce{ 2NI3 }[/math](тв.) [math]\ce{ -> N2 ^ \ + \ 3 I2 ^ }[/math] ΔH = −290 кДж/моль.

Аммиак, который присутствует в аддукте, является восстановителем для образующегося иода:

[math]\ce{ 8NI3.NH3 -> 5 N2 ^ + 6 NH4I + 9 I2 }[/math].

Нитрид трииода подвергается гидролизу с образованием оксида азота (III) и йодоводородной кислоты:

[math]\ce{ 2NI3 + 3H2O -> 6HI + N2O3 }[/math].
Детонация 15 г нитрида трииода

Йодид азота является окислителем, так, образованный in situ при добавлении раствора йода к раствору восстановителя в водном аммиаке, он окисляет гидрохинон до хингидрона и бензальдегид до бензойной кислоты[7].

Синтез

Аммиакаты нитрида трийода

Цепочка NI3·NH3 в кристаллической структуре аммиачного аддукта нитрида трииода

В результате реакции иода с водным аммиаком образуется взрывоопасное коричневое твёрдое вещество.[1] При смешивании выпадает чёрный или бурый осадок, представляющий собой продукт присоединения аммиака к нитриду трииода:

[math]\ce{ 3I2(s) + 5NH3(aq) -> NI3*NH3(s) + 3NH4I(aq) }[/math].

При реакции с безводным аммиаком в условиях низких температур образующийся продукт имеет состав [math]\ce{ NI3.(NH3)5, }[/math] при нагревании он начинает терять часть аммиака. Этот аддукт впервые был описан Куртуа в 1812, окончательно его формулу определил Oswald Silberrad[en] в 1905 году[3].

В твёрдом состоянии его структура состоит из цепочек [math]\ce{ -NI2-I-NI2-I-NI2-I - }[/math][8].

Чистый нитрид трийода

Впервые нитрид трийода [math]\ce{ NI3, }[/math] свободный от связанного аммиака, был синтезирован в 1930 году взаимодействием дибромйодида калия [math]\ce{ KIBr2 }[/math] с жидким аммиаком, у полученного в этой реакции продукта молярное отношение йода и азота составляло 1:3,04:

[math]\ce{ 3 KIBr2 + 4 NH3 -> NI3 + 3 KBr + 3 NH4Br }[/math].

Полученный [math]\ce{ NI3 }[/math] сублимировался в вакууме при комнатной температуре и конденсировался в ловушке, охлаждаемой жидким воздухом.

Также [math]\ce{ NI3 }[/math] с низким выходом образуется при реакции нитрида бора [math]\ce{ BN }[/math] с монофторидом иода [math]\ce{ IF }[/math] в трихлорфторметане при −30 °C[9]:

[math]\ce{ BN + 3 IF -> NI3 + BF3 }[/math].

Применение

Вероятно, единственным практическим применением нитрида трийода является йодирование фенолов (и других электронобогащенных ароматических соединений), при этом [math]\ce{ NI3 }[/math] получают in situ, добавляя к аммиачному раствору фенола раствор йода. Так, тимол в таких условиях йодируется в о-положение к гидроксилу с образованием йодтимола, а пиррол количественно йодируется до тетрайодпиррола[10].

Вместе с тем, благодаря лёгкости получения и эффектности его взрывного разложения взрыв микроколичеств аммиаката йодида азота входит в число демонстрационных экспериментов в курсе неорганической химии[11].

Регулирование

По CFR 49[en] § 172.101 запрещена перевозка[12].

Литература

  • Jander J. II. Nitrogen triiodide // Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry. — New York [etc.]: Academic Press, 1977. — С. 2—41. — 335 с. — ISBN 978-0-08-057868-2.
  • Marinho G. S., de Farias R. F. The structure, thermodynamic instability and energetics of NI3, its specific impulse and a strategy for its stabilization : [англ.] // Journal of Molecular Structure. — 2021. — Vol. 1232, art. 130075. — P. [1—4]. — ISSN 0022-2860. — doi:10.1016/j.molstruc.2021.130075.
  • Wiberg E., Holleman A. F., Wiberg N. 1.3.1 Nitrogen Chlorides, Bromides and Iodides // Inorganic Chemistry. — San Diego [etc.]: Academic Press, 2001. — С. 641. — 1958 с. — ISBN 978-0-12-352651-9.
  • Глинка Н. Л. 17.1.2 Аммиак. Соли аммония // Общая химия. — 28-е изд. — М.: Интеграл-пресс, 2000. — С. 430. — 728 с. — ISBN 5-89602-011-2.

Примечания

  1. ↑ 1,0 1,1 Tatsuo Kaiho. 5.8 Nitrogen triiodide // Iodine Chemistry and Applications. — John Wiley & Sons, 2014-10-09. — С. 59. — 658 с. — ISBN 978-1-118-87865-1. Архивная копия от 1 февраля 2022 на Wayback Machine
  2. ↑ Bowden F. P. Initiation of Explosion by Neutrons, α-Particles, and Fission Products (англ.) // Proceedings of the Royal Society of London A : journal. — 1958. — Vol. 246, no. 1245. — P. 216—219. — doi:10.1098/rspa.1958.0123.
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 Oswald Silberrad (1905). «IX. — The Constitution of Nitrogen Triiodide». Journal of the Chemical Society  (англ.) (рус., Transactions (Chemical Society) 87: 55–66. doi:10.1039/CT9058700055. ISSN 0368-1645.
  4. ↑ Tatsuo Kaiho. 5.8 Nitrogen triiodide // Iodine Chemistry and Applications. — John Wiley & Sons, 2014-10-09. — С. 59. — 658 с. — ISBN 978-1-118-87865-1.
  5. ↑ Fedoroff. Iodine Azide // Encyclopedia of Explosives and Related Items (англ.). — 1960. — Vol. 1. — P. А543.
  6. ↑ Bowden F. P. (1958). «Initiation of Explosion by Neutrons, α-Particles, and Fission Products». Proceedings of the Royal Society of London A 246 (1245): 216–219. doi:10.1098/rspa.1958.0123. Bibcode: 1958RSPSA.246..216B.
  7. ↑ Родионов В. М. Реакции и методы исследования органических соединений. Книга 6. М.: ГНТИХЛ, 1957 (стр. 41)
  8. ↑ (1968) «Die Kristallstruktur von Stickstofftrijodid‐1‐Ammoniak NJ3 · NH3». Z. Anorg. Allg. Chem. 357 (4—6): 225–237. doi:10.1002/zaac.19683570410.
  9. ↑ (1990) «Nitrogen Triiodide». Angewandte Chemie International Edition 29 (6): 677–679. doi:10.1002/anie.199006771.
  10. ↑ Губен И. том III, выпуск 1. М.: Государственное химико-техническое издательство, 1934, стр. 440.
  11. ↑ Иванова М. А., Кононова М. А. Опыт 239. Получение иодистого азота // Химический демонстрационный эксперимент: Руководство для ассистентов и лаборантов вузов / под ред. С. А. Щукарева. — М. : Высшая школа, 1969. — С. 154. — 247 с.
  12. ↑ § 172.101 Purpose and use of hazardous materials table.. Дата обращения: 3 февраля 2022. Архивировано 31 января 2022 года.
Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=Нитрид_трииода&oldid=7153072