Нитрид трииода

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}} Нитри́д триио́да (иногда йодистый азот, неверно: азид йода) — чрезвычайно взрывчатое неорганическое соединение азота и иода с формулой $\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3$. Обычно получается в виде чёрно-коричневых кристаллов — аддукта с аммиаком $\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3\cdot n\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3$ (аммиаката), но был получен и в индивидуальном виде реакцией BN с IF при низких температурах.

Чёрные кристаллы очень чувствительны к механическим воздействиям. В сухом виде взрывается от прикосновения, образуя розовато-фиолетовое облако паров йода. Скорость детонации Шаблон:Nobr Это единственное известное вещество, которое взрывается под воздействием альфа-частиц и других продуктов ядерного распада.

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

Свойства

Аддукт нитрида иода разлагается при взаимодействии с диэтилцинком $\mathrm{Z}\mathrm{n}(\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_5){\phantom{A}}_2:$

$\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\cdot \mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{Z}\mathrm{n}(\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_5){\phantom{A}}_2⟶$

$⟶\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+\mathrm{N}(\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_5){\phantom{A}}_3+3\mathrm{Z}\mathrm{n}\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_5\mathrm{I}$.

Благодаря именно этой реакции установлено строение аддукта йодида азота с аммиаком

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 $\mathrm{N}-\mathrm{I}$ 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.

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

Реакция разложения чистого вещества:

$2\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3$(тв.) $⟶\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\uparrow +3\mathrm{I}{\phantom{A}}_2\uparrow$ ΔH = −290 кДж/моль.

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

$8\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3\cdot \mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3⟶5\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\uparrow +6\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{I}+9\mathrm{I}{\phantom{A}}_2$.

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

$2\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶6\mathrm{H}\mathrm{I}+\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$.

Файл:Detonating Nitrogen triiodide.webm

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.

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. При смешивании выпадает чёрный или бурый осадок, представляющий собой продукт присоединения аммиака к нитриду трииода:

$3\mathrm{I}{\phantom{A}}_2(\mathrm{s})+5\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3(\mathrm{a}\mathrm{q})⟶\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3\cdot \mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3(\mathrm{s})+3\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{I}(\mathrm{a}\mathrm{q})$.

При реакции с безводным аммиаком в условиях низких температур образующийся продукт имеет состав $\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3\cdot (\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_5,$ при нагревании он начинает терять часть аммиака. Этот аддукт впервые был описан Куртуа в 1812, окончательно его формулу определил Шаблон:Iw в 1905 году.

В твёрдом состоянии его структура состоит из цепочек $-\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_2-\mathrm{I}-\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_2-\mathrm{I}-\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_2-\mathrm{I}-$.

Чистый нитрид трийода

Впервые нитрид трийода $\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3,$ свободный от связанного аммиака, был синтезирован в 1930 году взаимодействием дибромйодида калия $\mathrm{K}\mathrm{I}\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2$ с жидким аммиаком, у полученного в этой реакции продукта молярное отношение йода и азота составляло 1:3,04:

$3\mathrm{K}\mathrm{I}\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2+4\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{K}\mathrm{B}\mathrm{r}+3\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{B}\mathrm{r}$.

Полученный $\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3$ сублимировался в вакууме при комнатной температуре и конденсировался в ловушке, охлаждаемой жидким воздухом.

Также $\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3$ с низким выходом образуется при реакции нитрида бора $\mathrm{B}\mathrm{N}$ с монофторидом иода $\mathrm{I}\mathrm{F}$ в трихлорфторметане при Шаблон:Nobr:

$\mathrm{B}\mathrm{N}+3\mathrm{I}\mathrm{F}⟶\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3+\mathrm{B}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3$.

Применение

Вероятно, единственным практическим применением нитрида трийода является йодирование фенолов (и других электронобогащенных ароматических соединений), при этом $\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3$ 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.

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.

Регулирование

По CFR Шаблон:Нп5 § 172.101 запрещена перевозка.

Литература

• Шаблон:Книга
• Шаблон:Публикация
• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга