Открыть главное меню

Тетрафтораммоний

Тетрафтораммо́ний NF4+ — комплексный неорганический катион, представляющий собой аммоний, все четыре атома водорода в котором замещены фтором[1]. Тетрафтораммоний является сильным окислителем и одним из немногих устойчивых соединений (и единственным бескислородным), в которых азот имеет степень окисления +5.

Тетрафтораммоний
Tetrafluoroammonium ion.png
Общие
Хим. формула F₄N+
Классификация
Номер CAS 30494-78-1
PubChem 5460510
ChemSpider 4574019
ChEBI 30233
[N+](F)(F)(F)F
1S/F4N/c1-5(2,3)4/q+1
Приводятся данные для стандартных условий (25 ℃, 100 кПа), если не указано иное.

Содержание

СтруктураПравить

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″.

СолиПравить

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−    [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]    [3] и нитрат NF4+NO3    [4], последняя соль интересна тем, что и в катионе, и в анионе азот имеет максимально возможную степень окисления +5.

ПолучениеПравить

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 1966 году использовался пентафторид сурьмы[5]:

 

Похожим образом при умеренном нагреве осуществляется синтез гексафторарсената тетрафтораммония[5]:

 

Реакция фтора, трифторида бора и трифторида азота при 800 °C даёт тетрафторборат тетрафтораммония[6], интересный тем, что оба образующих его комплексных иона изоэлектронны:

 

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

ПрименениеПравить

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.

ПримечанияПравить

  1. Igor V Nikitin и V Ya Rosolovskii. Tetrafluoroammonium Salts (англ.) // Russian Chemical Reviews. — 1985. — Vol. 54, no. 5. — P. 426. — DOI:10.1070/RC1985v054n05ABEH003068.
  2. Karl O. Christe, William W. Wilson. Perfluoroammonium and alkali-metal salts of the heptafluoroxenon(VI) and octafluoroxenon(VI) anions (англ.) // Inorganic Chemistry. — 1982. — Vol. 21. — P. 4113–4117. — DOI:10.1021/ic00142a001.
  3. Karl O. Christe, William W. Wilson. Synthesis and characterization of tetrafluoroammonium(1+) tetrafluorobromate(1-) and tetrafluoroammonium(1+) tetrafluorooxobromate(1-) (англ.) // Inorganic Chemistry. — 1986. — Vol. 25. — P. 1904–1906. — DOI:10.1021/ic00231a038.
  4. Berthold Hoge, Karl O Christe. On the stability of NF4+NO3- and a new synthesis of fluorine nitrate (англ.). — 2001. — Vol. 110, iss. 2. — P. 87-88. — DOI:10.1016/S0022-1139(01)00415-8.
  5. 1 2 Sykes, A. G. Advances in Inorganic Chemistry. — Academic Press, 1989. — ISBN 0120236338.
  6. Patnaik, Pradyot. Handbook of inorganic chemicals. — McGraw-Hill Professional, 2002. — ISBN 0070494398.

ЛитератураПравить

Никитин И. В., Росоловский В. Я. Соли тетрафтораммония // АН СССР Успехи химии : журнал. — М., 1985. — Т. LIV, вып. 5. — С. 722-740. — ISSN 0042-1308.