Нитрид трииода

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

Нитрид трииода
Общие
Систематическое
наименование		 Иодид азота
Хим. формула
Рац. формула
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
PubChem 61603
SMILES
InChI
ChemSpider 55511
Безопасность
Пиктограммы ECB
NFPA 704
0
0
4
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
 Медиафайлы на Викискладе

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

.

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 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:

(тв.) ΔH = −290 кДж/моль.

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

.

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

.

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:

.

При реакции с безводным аммиаком в условиях низких температур образующийся продукт имеет состав при нагревании он начинает терять часть аммиака. Этот аддукт впервые был описан Куртуа в 1812, окончательно его формулу определил Oswald Silberrad в 1905 году[3].

В твёрдом состоянии его структура состоит из цепочек [8].

Чистый нитрид трийода

Впервые нитрид трийода свободный от связанного аммиака, был синтезирован в 1930 году взаимодействием дибромйодида калия с жидким аммиаком, у полученного в этой реакции продукта молярное отношение йода и азота составляло 1:3,04:

.

Полученный сублимировался в вакууме при комнатной температуре и конденсировался в ловушке, охлаждаемой жидким воздухом.

Также с низким выходом образуется при реакции нитрида бора с монофторидом иода в трихлорфторметане при −30 °C[9]:

.

Применение

Вероятно, единственным практическим применением нитрида трийода является йодирование фенолов (и других электронобогащенных ароматических соединений), при этом 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 § 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. 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.
  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. Oswald Silberrad (1905). “IX. — The Constitution of Nitrogen Triiodide”. Journal of the Chemical Society, 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. Bibcode:1958RSPSA.246..216B. DOI:10.1098/rspa.1958.0123. Неизвестный параметр |s2cid= (справка)
  7. Родионов В. М. Реакции и методы исследования органических соединений. Книга 6. М.: ГНТИХЛ, 1957 (стр. 41)
  8. Hart, H.; Bärnighausen, H.; Jander, J. (1968). “Die Kristallstruktur von Stickstofftrijodid‐1‐Ammoniak NJ3 · NH3”. Z. Anorg. Allg. Chem. 357 (4—6): 225—237. DOI:10.1002/zaac.19683570410.
  9. Tornieporth-Oetting, I.; Klapötke, T. (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.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.