Нитрид трииода

Нитрид трииода
Общие
Систематическое наименование	Иодид азота
Хим. формула	${\ce {NI3}}$
Рац. формула	${\ce {I3N}}$
Физические свойства
Состояние	кристаллы
Молярная масса	394,77 г/моль
Термические свойства
Температура
• кипения	возгоняется при -20 °C
• разложения	от 0 до 25 °С
Классификация
Рег. номер CAS	13444-85-4
PubChem	61603
SMILES	N(I)(I)I
InChI	InChI=1S/I3N/c1-4(2)3 FZIONDGWZAKCEX-UHFFFAOYSA-N
ChemSpider	55511
Безопасность
Пиктограммы ECB
NFPA 704	0 0 4
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Нитри́д триио́да (иногда йодистый азот, неверно: азид йода) — чрезвычайно взрывчатое неорганическое соединение азота и иода с формулой ${\ce {NI3}}$. Обычно получается в виде чёрно-коричневых кристаллов — аддукта с аммиаком ${\ce {NI3 . n NH3}}$ (аммиаката), но был получен и в индивидуальном виде реакцией BN с IF при низких температурах.

Чёрные кристаллы очень чувствительны к механическим воздействиям. В сухом виде взрывается от прикосновения, образуя розовато-фиолетовое облако паров йода. Скорость детонации 6,712 км/с. Это единственное известное вещество, которое взрывается под воздействием альфа-частиц и других продуктов ядерного распада.

Впервые был получен Куртуа в 1812—1813 гг. (по другой версии это сделал Ганч в 1900 г.).

Свойства

Аддукт нитрида иода разлагается при взаимодействии с диэтилцинком ${\ce {Zn(C2H5)2:}}$

${\ce {NH3.NI3 + 3Zn(C2H5)2 ->}}$

${\ce {-> NH3 + N(C2H5)3 + 3ZnC2H5I}}$.

Благодаря именно этой реакции установлено строение аддукта йодида азота с аммиаком

Во влажном виде при наличии избытка аммиака в растворе сравнительно устойчив. Из-за крайней нестабильности применяется как средство для эффектного химического фокуса. Нестабильность вещества вызвана большой длиной связи ${\ce {N-I}}$ и большими относительными размерами трёх атомов иода, приходящихся на один атом азота, и, соответственно, низкой энергией активации реакции разложения. Является единственным известным взрывчатым веществом, способным детонировать от альфа-излучения и осколков деления тяжёлых ядер.

Нерастворим в этаноле. Разлагается горячей водой, кислотами-окислителями, щелочами.

Реакция разложения чистого вещества:

${\ce {2NI3}}$(тв.) ${\ce {-> N2 ^ \ + \ 3 I2 ^}}$ ΔH = −290 кДж/моль.

Аммиак, который присутствует в аддукте, является восстановителем для образующегося иода:

${\ce {8NI3.NH3 -> 5 N2 ^ + 6 NH4I + 9 I2}}$.

Нитрид трииода подвергается гидролизу с образованием оксида азота (III) и йодоводородной кислоты:

${\ce {2NI3 + 3H2O -> 6HI + N2O3}}$.

Детонация 15 г нитрида трииода

Йодид азота является окислителем, так, образованный in situ при добавлении раствора йода к раствору восстановителя в водном аммиаке, он окисляет гидрохинон до хингидрона и бензальдегид до бензойной кислоты.

Синтез

Аммиакаты нитрида трийода

Цепочка NI₃·NH₃ в кристаллической структуре аммиачного аддукта нитрида трииода

В результате реакции иода с водным аммиаком образуется взрывоопасное коричневое твёрдое вещество. При смешивании выпадает чёрный или бурый осадок, представляющий собой продукт присоединения аммиака к нитриду трииода:

${\ce {3I2(s) + 5NH3(aq) -> NI3*NH3(s) + 3NH4I(aq)}}$.

При реакции с безводным аммиаком в условиях низких температур образующийся продукт имеет состав ${\ce {NI3.(NH3)5,}}$ при нагревании он начинает терять часть аммиака. Этот аддукт впервые был описан Куртуа в 1812, окончательно его формулу определил Oswald Silberrad в 1905 году.

В твёрдом состоянии его структура состоит из цепочек ${\ce {-NI2-I-NI2-I-NI2-I -}}$.

Чистый нитрид трийода

Впервые нитрид трийода ${\ce {NI3,}}$ свободный от связанного аммиака, был синтезирован в 1930 году взаимодействием дибромйодида калия ${\ce {KIBr2}}$ с жидким аммиаком, у полученного в этой реакции продукта молярное отношение йода и азота составляло 1:3,04:

${\ce {3 KIBr2 + 4 NH3 -> NI3 + 3 KBr + 3 NH4Br}}$.

Полученный ${\ce {NI3}}$ сублимировался в вакууме при комнатной температуре и конденсировался в ловушке, охлаждаемой жидким воздухом.

Также ${\ce {NI3}}$ с низким выходом образуется при реакции нитрида бора ${\ce {BN}}$ с монофторидом иода ${\ce {IF}}$ в трихлорфторметане при −30 °C:

${\ce {BN + 3 IF -> NI3 + BF3}}$.

Применение

Вероятно, единственным практическим применением нитрида трийода является йодирование фенолов (и других электронобогащенных ароматических соединений), при этом ${\ce {NI3}}$ получают in situ, добавляя к аммиачному раствору фенола раствор йода. Так, тимол в таких условиях йодируется в о-положение к гидроксилу с образованием йодтимола, а пиррол количественно йодируется до тетрайодпиррола.

Вместе с тем, благодаря лёгкости получения и эффектности его взрывного разложения взрыв микроколичеств аммиаката йодида азота входит в число демонстрационных экспериментов в курсе неорганической химии.

Регулирование

По CFR 49 § 172.101 запрещена перевозка.

Литература

• Jander J. II. Nitrogen triiodide // Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry. — New York [etc.]: Academic Press, 1977. — С. 2—41. — 335 с. — ISBN 978-0-08-057868-2.
• Marinho G. S., de Farias R. F. The structure, thermodynamic instability and energetics of NI₃, its specific impulse and a strategy for its stabilization : [англ.] // Journal of Molecular Structure. — 2021. — Vol. 1232, art. 130075. — P. [1—4]. — ISSN 0022-2860. — doi:10.1016/j.molstruc.2021.130075.
• Wiberg E., Holleman A. F., Wiberg N. 1.3.1 Nitrogen Chlorides, Bromides and Iodides // Inorganic Chemistry. — San Diego [etc.]: Academic Press, 2001. — С. 641. — 1958 с. — ISBN 978-0-12-352651-9.
• Глинка Н. Л. 17.1.2 Аммиак. Соли аммония // Общая химия. — 28-е изд. — М.: Интеграл-пресс, 2000. — С. 430. — 728 с. — ISBN 5-89602-011-2.