Fluorazid

Fluorazid
Obecné
Systematický názevFluorazid
Anglický názevFluorine azide
Německý názevFluorazid
Sumární vzorecN3F
VzhledŽlutozelený plyn
Identifikace
Registrační číslo CAS14986-60-8
PubChem23235952
SMILES[N-]=[N+]=NF
InChIInChI=1S/FN3/c1-3-4-2
Key: AJXWEJAGUZJGRI-UHFFFAOYSA-N
Vlastnosti
Molární hmotnost61,019 g/mol
Teplota tání−139 °C (−218 °F; 134 K)
Teplota varu−30 °C (−22 °F; 243 K)
Hustota1,3 g/cm3
Bezpečnost
NFPA 704
0
4
Není-li uvedeno jinak, jsou použity
jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Některá data mohou pocházet z datové položky.

Fluorazid je anorganická sloučenina s chemickým vzorcem N3F, která patří mezi fluoridy dusíku.[1] Vlastnosti fluorazidu se podobají vlastnostem dalších azidů halogenů.[2] Vazba mezi atomem fluoru a dusíku je velmi slabá, což vede k tomu, že sloučenina je velmi nestabilní a náchylná k výbuchu.[3] Výpočty ukazují, že úhel vazby F-N-N je přibližně 102°, všechny tři atomy dusíku leží v přímce.[4]

Historie

[editovat | editovat zdroj]

Fluorazid zaujímá zvláštní postavení mezi halogenazidy, protože jeho skupina N3 je kladně polarizovaná. Jako poslední sloučeninu z halogenazidů ji syntetizoval John F. Haller v roce 1942 reakcí fluoru s amoniakem. Protože se fluorazid v plynné fázi snadno rozkládá při pokojové teplotě a v kondenzovaném stavu velmi snadno exploduje, byla jeho syntéza v dostatečné čistotě, spektroskopická charakterizace a stanovení hodnot teploty tání a varu realizována až v 90. letech 20. století.[5]

Příprava

[editovat | editovat zdroj]

Fluorazid lze připravit reakcí kyseliny azidovodíkové nebo azidu sodného s fluorem:[6][7]

HN3 + F2 → N3F + HF
NaN3 + F2 → N3F + NaF

Vlastnosti

[editovat | editovat zdroj]

Délka vazby F-N je 0,1444 nm, vazby FN=NN 0,1253 nm a vazby FNN=N 0,1132 nm.[8]

Fluorazid má hustotu 1,3 g/cm3.[9] Fluorazid se adsorbuje na pevné povrchy fluoridu draselného, avšak ne na fluorid lithný nebo sodný. Tyto vlastnost byla zkoumána, za účelem zvýšení energie pevných pohonných hmot.[9]

Ultrafialové fotoelektrické spektrum ukazuje ionizační píky při 11,01, 13,72, 15,6, 15,9, 16,67, 18,2 a 19,7 eV. Tyto píky jsou přiřazeny orbitalům: π, nN nebo nF, nF, πF, nN nebo σ, π a σ.[3]

Spektroskopie

[editovat | editovat zdroj]
parametr hodnota[8] jednotka
A 48131,448 MHz
B 5713,266 MHz
C 5095,276 MHz
μa 1,1
μb 0,7

Reakce

[editovat | editovat zdroj]

Fluorazid se za normálních teplot (například 25 °C) rozkládá bez výbuchu na difluordiazen:[1]

2 FN3 → N2F2 + 2 N2

Při vyšších teplotách, jako je 1000 °C, se fluorazid rozkládá na fluorid dusný:[7]

FN3 → NF + N2

Pevný nebo kapalný fluorazid vybuchuje a uvolňuje velké množství tepla. Tenká vrstva fluorazidu hoří rychlostí 1,6 mm/μs (1,6 km/s).[10] Kvůli vysokému riziku exploze, mělo by se najednou manipulovat pouze s malým množstvím látky najednou. Doporučeným limitem pro experimenty je 0,02 g.[8]

Adukty fluorazidu mohou vznikat s lewisovými kyselinami fluoridem boritým a fluoridem arseničným při -196 °C. Tyto molekuly se vážou s atomem Nα.[5]

Využití

[editovat | editovat zdroj]

Fluorazid se disociuje exotermicky na dusík a excitované molekuly NF, což umožňuje pomocí něj potenciálně pohánět vysokoenergetické lasery.[5]

Odkazy

[editovat | editovat zdroj]

Reference

[editovat | editovat zdroj]

V tomto článku byly použity překlady textů z článků Fluorine azide na anglické Wikipedii a Fluorazid na německé Wikipedii.

  1. ↑ a b GIPSTEIN, Edward; HALLER, John F. Absorption Spectrum of Fluorine Azide. Applied Spectroscopy. 1966-11, roč. 20, čís. 6, s. 417–418. Dostupné online [cit. 2023-11-25]. ISSN 0003-7028. DOI 10.1366/000370266774386470. (anglicky) 
  2. ↑ SAXENA, P. B. Chemistry of Interhalogen Compounds. [s.l.]: Discovery Publishing House 328 s. Dostupné online. ISBN 978-81-8356-243-0. S. 96. (anglicky) 
  3. ↑ a b RADEMACHER, Paul; BITTNER, Andreas J.; SCHATTE, Gabriele. Photoelectron Spectrum and Electronic Structure of Triazadienyl Fluoride, N 3 F. Chemische Berichte. 1988-03, roč. 121, čís. 3, s. 555–557. Dostupné online [cit. 2023-11-25]. ISSN 0009-2940. DOI 10.1002/cber.19881210325. (anglicky) 
  4. ↑ PETERS, Nancy J. S.; ALLEN, Leland C.; FIRESTONE, Raymond A. Fluorine azide and fluorine nitrate: structure and bonding. Inorganic Chemistry. 1988-02, roč. 27, čís. 4, s. 755–758. Dostupné online [cit. 2023-11-25]. ISSN 0020-1669. DOI 10.1021/ic00277a035. (anglicky) 
  5. ↑ a b c SCHATTE, Gabriele; WILLNER, Helge. Die Wechselwirkung von N 3 F mit Lewis-Säuren und HF. N 3 F als möglicher Vorläufer für die Synthese von N 3 + -Salzen / The Interaction of N 3 F with Lewis-Acids and HF. N 3 F as Possible Precursor for the Synthesis of N 3 + Salts. Zeitschrift für Naturforschung B. 1991-04-01, roč. 46, čís. 4, s. 483–489. Dostupné online [cit. 2023-11-25]. ISSN 1865-7117. DOI 10.1515/znb-1991-0410. (anglicky) 
  6. ↑ GHOLIVAND, Khodayar; SCHATTE, Gabriele; WILLNER, Helge. Properties of triazadienyl fluoride, N3F. Inorganic Chemistry. 1987-07, roč. 26, čís. 13, s. 2137–2140. Dostupné online [cit. 2023-11-25]. ISSN 0020-1669. DOI 10.1021/ic00260a025. (anglicky) 
  7. ↑ a b BENARD, D. J.; WINKER, B. K.; SEDER, T. A. Production of nitrogen monofluoride (a1.DELTA.) by dissociation of fluorine azide. The Journal of Physical Chemistry. 1989-06, roč. 93, čís. 12, s. 4790–4796. Dostupné online [cit. 2023-11-25]. ISSN 0022-3654. DOI 10.1021/j100349a022. (anglicky) 
  8. ↑ a b c CHRISTEN, Dines.; MACK, H. G.; SCHATTE, G. Structure of triazadienyl fluoride, FN3, by microwave, infrared, and ab initio methods. Journal of the American Chemical Society. 1988-02-03, roč. 110, čís. 3, s. 707–712. Dostupné online [cit. 2023-11-25]. ISSN 0002-7863. DOI 10.1021/ja00211a007. (anglicky) 
  9. ↑ a b BRENER, Nathan E.; KESTNER, Neil R.; CALLAWAY, Joseph. Theoretical Studies of Highly Energetic CBES Materials: Final Report for the Period 2 March 1987 to 31 May 1987 [online]. Louisiana State University, Department of Physics and Astronomy, Prosinec 1990 [cit. 2023-11-25]. S. 21–27. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2016-03-03. 
  10. ↑ SEDER, T. A.; BENARD, D. J. The decomposition of condensed phase fluorine azide. Combustion and Flame. 1991-06-01, roč. 85, čís. 3, s. 353–362. Dostupné online [cit. 2023-11-25]. ISSN 0010-2180. DOI 10.1016/0010-2180(91)90139-3. 

Související články

[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy

[editovat | editovat zdroj]