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Tricloruro di azoto
composto chimico Da Wikipedia, l'enciclopedia libera
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Il tricloruro d'azoto, conosciuto anche come tricloroammina, è un composto dell'azoto trivalente con il cloro, avente formula NCl3.[2] È un composto molto instabile, difficile da ottenere allo stato puro, noto fin dal 1811; è sensibile alla luce e all'acqua, al calore, agli urti ed è pericolosamente esplosivo.[3]
Questa voce o sezione sull'argomento sali non cita le fonti necessarie o quelle presenti sono insufficienti.
In condizioni ambiente è un liquido denso e oleoso, di colore giallo pallido, piuttosto volatile e di odore pungente, praticamente insolubile in acqua.[4][5] Si scioglie bene in tetracloruro di carbonio, solfuro di carbonio, benzene e cloroformio.[6][7] Si può trovare talvolta come sottoprodotto di reazioni chimiche tra i composti azotati, come l'urea, e il cloro o ipocloriti, come può accadere ad esempio nelle piscine.[8]
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Proprietà
Riepilogo
Prospettiva
Il tricloruro d'azoto è un composto notevolmente endotermico (ΔHƒ° ≈ +230 kJ/mol[9]) e cineticamente instabile, ed è simile in questo agli omologhi NBr3 e NI3 (ancora più endotermici e più instabili), a marcata differenza del trifluoruro di azoto NF3, che invece si forma esotermicamente ed è molto stabile e cineticamente piuttosto inerte.[10]
La molecola è piramidale trigonale, l'atomo di N è al vertice e forma tre legami singoli con ciascuno dei tre atomi Cl alla base della piramide e ha su di sé una coppia solitaria; lo schema di ibridazione è pertanto sp3.[11]
Attraverso la spettroscopia rotazionale nella regione delle microonde è stato possibile ricavare lunghezze ed angoli di legame: i legami N–Cl sono di 175,4 pm e gli angoli Cl-N-Cl sono di 107,78°.[12] Da indagini di diffrazione elettronica in fase gassosa sono stati ricavati dati molto simili: 175,9 pm per le lunghezze N–Cl e 107,1° per gli angoli Cl-N-Cl.[13]
La molecola è del tipo AX3E e, in accordo alle indicazioni VSEPR, la presenza della coppia solitaria su N richiede più spazio angolare delle coppie di legame e questo fa sì che questi angoli siano un po' minori dell'angolo tetraedrico (109,5°).[14] Le distanze di non legame tra i clori sono di 283,4 pm[15] e questo valore è minore doppio del raggio di van der Waals per il cloro (intervallo 358-380 pm[16]) .
La simmetria della molecola è C3v e il momento dipolare trovato sperimentalmente è pari a 0,39 D,[12][15] sebbene i valori ricavati da calcoli quantomeccanici siano un po' maggiori; è maggiore rispetto a quello di NF3 (0,235 D[15]), molecola in cui il segno della carica parziale su N è positivo. Gli stessi calcoli indicano che in NCl3 è l'atomo di azoto ad avere parziale carica negativa[17][18] e che quindi qui N sarebbe allo stato di ossidazione negativo (-3), invece che positivo. Tale carica su N è stata stimata in -0,24 e.[19][20] La disposizione delle cariche in questo senso è supportata dal decorso della reazione di idrolisi di NCl3:
- NCl3 + 3 H2O → NH3 + 3 HOCl
Qui il nucleofilo H2O, con l'atomo O parzialmente negativo, si unisce al Cl parzialmente positivo (e non a N, che è parzialmente negativo), come invece accade per l'idrolisi di NF3, dove è N ad essere parzialmente positivo;[21] anche in base a questo, e considerando che l'elettronegatività di N in alcune scale (Allen, Allred-Rochow) supera quella di Cl, qualche testo dice che NCl3 dovrebbe essere chiamato nitruro di cloro.[22] Nel trattamento di NCl3 con cloro e AsF5 come acido di Lewis e in parte come ossidante, in SO2 liquida come solvente, si forma un sale complesso non esplosivo, l'esafluoroarseniato del catione tetracloroammonio:[23]
- 2 NCl3 + Cl2 + 3 AsF5 → 2 [NCl4] + [AsF6] – + AsF3
Il tricloruro d'azoto è un liquido altamente instabile, specialmente quando puro, viene decomposto dalla luce solare e dall'acqua oppure si decompone spontaneamente entro 24 ore circa, per questo non è immagazzinabile a lungo.
Il composto puro esplode se viene a contatto con composti organici o con catalizzatori chimici. Durante la produzione di questo composto si possono verificare delle esplosioni dovute ad uno shock meccanico (urti) oppure al surriscaldamento della miscela. Il tricloruro d'azoto non è mai stato utilizzato per scopi militari perché ritenuto troppo instabile; in passato ha trovato impiego come sbiancante per la farina.[24]
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Sintesi
La sintesi del tricloruro di azoto è pericolosa, in quanto allo stato puro questo composto è molto più instabile della nitroglicerina; viene comunque prodotto facendo gorgogliare cloro in una soluzione acquosa concentrata e acidificata (pH ≤ 4,4[25]) di cloruro di ammonio NH4Cl (o altro sale d'ammonio), estraendo in continuo l'NCl3 che si va formando in CCl4:[26]
![{\displaystyle {\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}3\,\mathrm {Cl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {NCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}3\,\mathrm {HCl} }}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9029b928f65055bdc93625d1f541e0330352b769)
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Note
Voci correlate
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