Тетрафтораммоний

Шаблон:Изомеры Тетрафтораммо́ний NF₄⁺ — комплексный неорганический катион, представляющий собой аммоний, все четыре атома водорода в котором замещены фтором. Тетрафтораммоний является сильным окислителем и одним из немногих устойчивых соединений (и единственным бескислородным), в которых азот имеет степень окисления +5.

Структура

Ион тетрафтораммония изоэлектронен молекуле тетрафторметана. Аналогично ему (а также аммонию), тетрафтораммоний имеет правильную тетраэдрическую форму (атом азота в центре, атомы фтора по вершинам), длина каждой связи N-F равна примерно 124 пм, угол между каждой парой связей ≈109°28′16″.

Соли

Ион тетрафтораммония даёт соли с разнообразными фтористыми анионами, такими, как:

• Бифторид [HF₂]⁻;
• Тетрафторборат [BF₄]⁻, тетрафторалюминат [AlF₄]⁻;
• Тетрафторбромат [BrF₄]⁻;
• Пентафториды [XF₅]⁻, где X = Ge, Sn, Ti;
• Гексафториды [XF₆]⁻, где X = P, As, Sb, Bi, Pt;
• Гептафториды [XF₇]⁻, где X = W, U, Xe;
• Октафторксенонат [XeF₈]²⁻

Он также даёт соли с оксифторидами [XF₅O]⁻, где X = Br; [XF₅O]⁻, где X = W, U; получены соли фторсульфоновой кислоты [SO₃F]⁻

Что касается чисто кислородных анионов, то с ними для тетрафтораммония получены только перхлорат [NF₄]⁺[ClO₄]⁻     и нитрат NF₄⁺NO₃⁻    , последняя соль интересна тем, что и в катионе, и в анионе азот имеет максимально возможную степень окисления +5.

Получение

Соли тетрафтораммония синтезируют, окисляя трифторид азота фтором в присутствии сильных кислот Льюиса (как правило, фтористых), действующих как акцепторы фторид-иона. В оригинальном синтезе Толберга, Рьюика и Стрингхэма в Шаблон:Год году использовался пентафторид сурьмы:

$𝖭{𝖥}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖲𝖻{𝖥}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{+}{𝖥}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathsf{[}𝖭{𝖥}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{]}\mathsf{[}𝖲𝖻{𝖥}_{\mathrm{𝟨}}\mathsf{]}$

Похожим образом при умеренном нагреве осуществляется синтез гексафторарсената тетрафтораммония:

$𝖭{𝖥}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖠𝗌{𝖥}_{\mathrm{𝟧}}\mathsf{+}{𝖥}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathsf{[}𝖭{𝖥}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{]}\mathsf{[}𝖠𝗌{𝖥}_{\mathrm{𝟨}}\mathsf{]}$

Реакция фтора, трифторида бора и трифторида азота при 800 °C даёт тетрафторборат тетрафтораммония, интересный тем, что оба образующих его комплексных иона изоэлектронны:

$𝖭{𝖥}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖡{𝖥}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖥}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathsf{[}𝖭{𝖥}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{]}\mathsf{[}𝖡{𝖥}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{]}$

Соли тетрафтораммония могут быть получены также окислением трифторида азота дифторидом криптона в присутствии фторсодержащих кислот Льюиса.

Применение

К.О. Кристи предложил соли тетрафтораммония как твердые хранилища газообразного фтора. Некоторые из солей тетрафтораммония могут разлагаться с выделением только газообразных продуктов и были разработаны пиротехнические составы для генерации фтора.

Литература

Шаблон:Inorganic-compound-stub