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五氟化氮是根据氮族元素中除氮以外的元素都存在五氟化物(例如:五氟化磷)而假想出的一种化合物。五氟化氮的理论模型有两种,一种是三角双锥形的分子NF5,对称群为D3h;另一种是离子晶体NF4+F-。[1]
1966年,W·E·托尔贝格首先合成了+5价的氮氟化物,均为四氟铵盐,例如:氟锑酸四氟铵(NF4SbF6)和氟砷酸四氟铵(NF4AsF6)。[2]在1971年,C·T·格切尔宣布制得了氟硼酸四氟铵(NF4BF4)以及另一种假定是氟化四氟铵(NF4+F-)的白色固体。这是将三氟化氮与氟单质在77K下通过电子辐射方法制得的,温度超过143K时又分解成原先的反应物。[2]
理论研究也表明这种离子化合物很容易分解成三氟化氮和氟气。[3]
卡尔·O·克里斯特制得了六氟合镍(IV)酸四氟铵((NF4)2NiF6)。[4]他也制备氟锰酸盐、氟铀酸盐、高氯酸盐、氟磺酸盐和一些含有N2F3+离子的盐。[5]克里斯特尝试在20°C下的无水氟化氢中通过NF4SbF6与HF的复分解反应制备氟化四氟铵。然而,他获得的是组成不定的溶剂合氟氢化铵(NF4HF2·nHF)。在室温下它是一种乳白色液体,冷却时就会变成浆糊状,在-45°C下形成白色固体。如果再次加热它,会产生F2、HF和NF3气体。[6]这种物质有CAS号,为71485-49-9。[7]
I·J·所罗门认为五氟化氮可由NF4AsF6的热分解制得,但是实验结果并不支持他的看法。[8]
要形成NF5分子,五个氟原子就要在氮原子周围排列成三角双锥结构(能量最低)。然而,由于氮原子半径太小,不足以容纳五个氟原子,因此只有使键长增大。因为形成五个化学键需要用到3d轨道,它的能量比2s和2p高得多,所以还是不稳定。[1] 计算表明NF5分子在热力学上自发地分解成NF4和F自由基,并放出8.5 kcal mol-1的能量,过渡态能垒(活化能)大约是20±4 kcal mol-1。[9]
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