Pentazenium, Historia, Preparación, Química, Estructura y enlace





El catión es un ion pentazenium polinitrógeno cargado positivamente de la fórmula química N 5. Junto con dinitrógeno y el anión azida, que es uno de los únicos tres especies de poli nitrógeno obtenidos en cantidades a granel.

Historia

Dentro del programa de alta densidad de energía La materia de investigación, dirigido por la Fuerza Aérea de los EE.UU. desde 1986, los intentos sistemáticos para abordar compuestos polinitrógeno comenzaron en 1998, cuando el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de Edwards AFB se interesó en la investigación de alternativas al combustible para cohetes basado hidracina altamente tóxico y financiado simultáneamente varias de estas propuestas. Karl O. Christe, un investigador senior de AFRL, decidió intentar la construcción lineal N 5 de N2F y N-3, con base en la estructura de bonos propuesta:

  HN = N = N? HF

La reacción tuvo éxito y N 5AsF-6 fue creado en cantidades suficientes para ser totalmente caracterizado por RMN, IR y espectroscopía Raman en 1999. La sal fue altamente explosivo, pero cuando AsF5 fue reemplazado por SbF5, un ácido de Lewis fuerte, mucho más estable N 5SbF-6 fue producido, resistente a los golpes y térmicamente estable hasta 60-70C. Esto hizo que grandes cantidades, de fácil manejo y de rayos X de análisis de estructura cristalina posible.

Preparación

Reacción de N2F y HN3 en HF seco a -78 º C es el único método conocido hasta ahora:

 cis-N2F2 SbF5? N2F SbF6-N2F SbF6- HN3? N 5SbF-6 HF

Química

N 5 es capaz de oxidar el agua, NO, NO2 y Br2, pero no Cl2 o O2, y su afinidad electrónica es de 10,44 eV. Por esta razón, N 5 debe estar preparado y manejado en un ambiente seco:

 4N 5AsF-6 H2O? 4HF 4AsF5 10N2 O2 2N 5SbF-6 2Br2? 2Br 2SbF-6 5N2

Debido a la estabilidad de la fluoroantimonate, se utiliza como precursor para todas las otras sales conocidas, lleva a cabo típicamente mediante reacciones de metátesis en disolventes no acuosos tales como HF, SO2, CHF3, o CH3CN, donde hexafluoroantimonates adecuados son insolubles:

 2N 5SbF-6 A B-? 5B-N ASbF6

Las sales más estables de N 5 se descomponen cuando se calientan a 50 - 60 º C: N 5SbF-6, N 5SbF-5, y N5B4, mientras que las sales más inestables que se obtuvieron y estudiados, N 5 y N 5 eran extremadamente choque y sensible a la temperatura , explotando en soluciones como diluir el 0,5 mmol. No se puede formar una serie de sales, tales como fluoruro, azida, nitrato, perclorato, o.

Estructura y enlace

En la teoría de enlace de valencia, pentazenium puede ser descrita por seis estructuras de resonancia:

 

De acuerdo con ambos cálculos ab initio y de la estructura experimental de rayos X, el catión es plana, simétrica, y aproximadamente en forma de V, con ángulos de enlace 111 en el átomo central y 168 en el segundo y cuarto átomos. Las longitudes de enlace para N1-N2 y N4-N5 iguales 1.10A y las longitudes de enlace N2-N3-N4 y N3 son 1.30A