五氟化氮
| 五氟化氮 | |||
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| IUPAC名 Nitrogen pentafluoride | |||
| 識別 | |||
| CAS號 | 13706-13-3 
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| SMILES |
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| 性質 | |||
| 化學式 | NF5 | ||
| 摩爾質量 | 108.999 g·mol⁻¹ | ||
| 結構 | |||
| 分子構型 | 三角雙錐 | ||
| 偶極矩 | 0 D | ||
| 相關物質 | |||
| 其他陽離子 | 五氟化磷 五氟化砷 五氟化銻 五氟化鉍 | ||
| 相關化學品 | 三氟化氮 | ||
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |||
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五氟化氮是根據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）而假想出的一種化合物。五氟化氮的理論模型有兩種，一種是三角雙錐形的分子NF5，對稱群為D3h；另一種是離子晶體NF4+F-。[1]
離子晶體
1966年，W·E·托爾貝格首先合成了+5價的氮氟化物，均為四氟銨鹽，例如：氟銻酸四氟銨（NF4SbF6）和氟砷酸四氟銨（NF4AsF6）。[2]在1971年，C·T·格切爾宣布製得了氟硼酸四氟銨（NF4BF4）以及另一種假定是氟化四氟銨（NF4+F-）的白色固體。這是將三氟化氮與氟單質在77K下通過電子輻射方法製得的，溫度超過143K時又分解成原先的反應物。[2]
理論研究也表明這種離子化合物很容易分解成三氟化氮和氟氣。[3]
卡爾·O·克里斯特製得了六氟合鎳(IV)酸四氟銨（(NF4)2NiF6）。[4]他也製備氟錳酸鹽、氟鈾酸鹽、高氯酸鹽、氟磺酸鹽和一些含有N2F3+離子的鹽。[5]克里斯特嘗試在20°C下的無水氟化氫中通過NF4SbF6與HF的複分解反應製備氟化四氟銨。然而，他獲得的是組成不定的溶劑合氟氫化銨（NF4HF2·nHF）。在室溫下它是一種乳白色液體，冷卻時就會變成漿糊狀，在-45°C下形成白色固體。如果再次加熱它，會產生F2、HF和NF3氣體。[6]這種物質有CAS號，為71485-49-9。[7]
I·J·所羅門認為五氟化氮可由NF4AsF6的熱分解製得，但是實驗結果並不支持他的看法。[8]
分子
要形成NF5分子，五個氟原子就要在氮原子周圍排列成三角雙錐結構（能量最低）。然而，由於氮原子半徑太小，不足以容納五個氟原子，因此只有使鍵長增大。因為形成五個化學鍵需要用到3d軌道，它的能量比2s和2p高得多，所以還是不穩定。[1] 計算表明NF5分子在熱力學上自發地分解成NF4和F自由基，並放出8.5 kcal mol-1的能量，過渡態能壘（活化能）大約是20±4 kcal mol-1。[9]
參考文獻
- ^ 1.0 1.1 Lewars, Errol G. Modeling marvels: computational anticipation of novel molecules. Springer. 03/11/2008: 53–67 [2012-07-25]. （原始內容存檔於2015-02-12）.
- ^ 2.0 2.1 Goetschel, C. T.; V. A. Campanile, R. M. Curtis, K. R. Loos, C. D. Wagner, J. N. Wilson. Preparation and properties of perfluoroammonium tetrafluoroborate, NF4+BF4-, and possible synthesis of nitrogen pentafluoride. Inorganic Chemistry. July 1972, 11 (7): 1696–1701. doi:10.1021/ic50113a051.
- ^ Christe, Karl O; William W. Wilson. Nitrogen pentafluoride: covalent NF5 versus ionic NF4+F- and studies on the instability of the latter. Journal of the American Chemical Society. December 1992, 114 (25): 9934–9936. doi:10.1021/ja00051a027.
- ^ Christe, Karl O. Synthesis and characterization of bis(tetrafluoroammonium) hexafluoronickelate 16 (9): 2238–2241. September 1977. doi:10.1021/ic50175a017.
- ^ Christe, Karl O. Research Studies in NF4+ Salts (PDF). Rockwell. 23 May 1980 [23 February 2012]. （原始內容存檔 (PDF)於2015-12-27）.
- ^ Christe, Karl O. Research Studies in NF4+ Salts (PDF). Rockwell: G7–G8. 23 May 1980 [23 February 2012]. （原始內容存檔 (PDF)於2015-12-27）.
- ^ 查詢時名稱為：Tetrafluoroammonium bifluoride
- ^ Christe, Karl O.; William W. Wilson, Gary J. Schrobilgen, Raman V. Chirakal, George A. Olah. On the existence of pentacoordinated nitrogen. Inorganic Chemistry. March 1998, 27 (5): 789–790. doi:10.1021/ic00278a009.
- ^ Holger F. Bettinger, Paul v. R. Schleyer, and Henry F. Schaefer III. NF5 — Viable or Not?. Journal of the American Chemical Society. 27 October 1998, 120 (44): 11439–11448. doi:10.1021/ja9813921.