叠氮化合物
| 叠氮化合物 | |
|---|---|
| 叠氮根离子的结构，蓝框内表示的是大π键 | |
| 识别 | |
| CAS号 | 14343-69-2 check |
| 性质 | |
| 化学式 | N− 3 |
| 摩尔质量 | 42.02 g·mol⁻¹ |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |
叠氮化合物（英文：azides，hydrazoates，trinitride）在无机化学中，指的是含有叠氮根离子的化合物（<chem>N3^-</chem>）；在有机化学中，则指含有叠氮基（<chem>-N3</chem>）的化合物。
叠氮根离子[编辑]
叠氮根离子为并非直线型结构，不论是离子型态抑或是有机物皆有微微弯曲(约172°)，属 <math>\text{D}_{\infty \text{h}}</math> 点群，价电子数为16，和<chem>NCN^2-</chem>离子、<chem>CNO^-</chem>离子、<chem>NCO^-</chem>离子，<chem>CO2</chem>分子是等电子体。叠氮根离子的化学性质类似于卤离子，例如白色的 AgN3 和 Pb(N3)2 难溶于水。作为配体能和金属离子形成一系列配合物，如<chem>Na2[Sn(N3)6]</chem>、<chem>Cu(N3)2(NH3)2</chem>等[1]。
无机叠氮化物[编辑]
绝大多数叠氮化物进行爆炸分解，但也可通过热化学、光化学或放电法使其缓慢分解。爆炸分解的结果是产生相应的单质，分解热即相当于该化合物的标准生成焓。
有些分解产生氮化物：
- <chem>3LiN3 -> Li3N + 4N2 ^</chem>
叠氮化氢的热分解若在1000oC及低压条件下进行，产物收集在用液氮冷却的表面上，可产生氮、氢以及四氮烯：
- <chem>6HN3 -> 7N2 + H2 + (NH)4</chem>
碱金属叠氮化物并不爆炸，只是缓慢分解：
- <chem>2NaN3 -> 2Na + 3N2 ^</chem>
重金属叠氮化物的分解是由于叠氮根离子的激发，结果一个电子跃迁到导带，产生叠氮基。基态的叠氮基解离成基态的N和N2是选律禁阻的，解离成激发态的N和N2虽是选律允许的，但需要259kJ/mol的能量，因此在常温下并不重要。两个叠氮基之间的相互作用也是选律允许的，并且是个放热的的过程，因此可以认为这一步在固体离子型叠氮化物的分解中是重要的一步。
叠氮化物迅速分解能导致爆炸点火或起爆，但原因尚不清楚。
叠氮根配位化合物[编辑]
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File:叠氮根配位.png 叠氮根离子和金属离子的结合方式，第一个为端基，后两个为桥基。
已知端基配位的较多，桥式的较少。
有机叠氮化合物[编辑]
有机叠氮化合物的端基碳具有亲核性，并且不稳定容易放出氮气。Curtius重排反应即经过酰基叠氮中间体。
应用[编辑]
每年大约有250吨叠氮化合物被生产出来，其中主要是叠氮化钠。[2]
起爆剂与推进剂[编辑]
叠氮化钠是汽车安全气囊中的推进剂。加热时，叠氮化钠分解产生氮气，以将气囊迅速撑开：[2]
<chem>2NaN3 -> 2Na + 3N2</chem>
一些重金属叠氮物，例如叠氮化铅（<chem>Pb(N3)2</chem>），是对震动敏感的起爆剂，它们会分解成对应的金属和氮气：[3]
<chem>Pb(N3)2 -> Pb + 3N2</chem>
叠氮化银和叠氮化钡也有类似的应用。有些有机叠氮化合物可能可以用作火箭推进剂，比如2-二甲基氨基乙基叠氮化物（DMAZ）。
其他应用[编辑]
由于叠氮化物的使用具有很高的危险性，即使它们有特殊的反应活性，也很少在商业中使用。
相关[编辑]
参考资料[编辑]
- ^ 刘新锦等.无机元素化学(第二版) 氮族元素.北京:科学出版社.2010.01 ISBN 978-7-03-026399-5
- ^ 2.0 2.1 Jobelius, Horst H.; Scharff, Hans-Dieter. Hydrazoic Acid and Azides. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA (编). Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. 2000-06-15: a13_193. ISBN 978-3-527-30673-2. doi:10.1002/14356007.a13_193 （English）.
- ^ Shriver and Atkins. Inorganic Chemistry (Fifth Edition). New York: W. H. Freeman and Company. : 382.
- 宋天佑等.《无机化学》下册.北京：高等教育出版社，2004年. ISBN 7-04-015582-6
- 张青莲等.《无机化学丛书》第四卷，氮磷砷分族.北京：科学出版社，1984年.