叠氮化合物

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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();在有机化学中,则指含有叠氮基)的化合物。

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  checkY
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。

叠氮根离子

叠氮根离子为並非直线型结构,不論是離子型態抑或是有機物皆有微微彎曲(約172°),属   点群,价电子数为16,和 离子、 离子、 离子, 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 AgN3Pb(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  [1]

无机叠氮化物

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

 

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,可產生氮、氫以及四氮烯

 

碱金属叠氮化物并不爆炸,只是缓慢分解:

 

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。

叠氮化钠被用于汽车的安全气囊内,叠氮化铅被用作起爆剂

叠氮根配位化合物

 
桥式配位的Zn(N3)2(C5H5N)2

叠氮根离子可以以端基橋基的方式与金属离子相结合:

 
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

 
有机叠氮化合物

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。

有些叠氮化合物是1,3-偶极体,可进行环加成反应

应用

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

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]

 

一些重金属叠氮物,例如叠氮化铅( ),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]

 

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

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。

相關

参考资料

  1. ^ 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. ^ 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 (英语). 
  3. ^ 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.

外部链接