Тетрафтораммоний

Ион тетрафтораммония

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.

Структура

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″.

Соли

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;
• Октафторид ксенона [XeF₈]^{2−    [2]}

Он также даёт соли с оксифторидами [XF₅O]⁻, где X = Br; [XF₅O]⁻, где X = W, U; фторсерной кислотой [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.

Получение

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]:

$\mathsf{2NF_3 + 2SbF_5 + F_2 \rightarrow 2[NF_4][SbF_5]}$

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

$\mathsf{2NF_3 + 2AsF_5 + F_2 \rightarrow 2[NF_4][AsF_5]}$

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

$\mathsf{2NF_3 + 2BF_3 + F_2 \rightarrow 2[NF_4][BF_4]}$

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

Примечания

1. ↑ Igor V Nikitin и V Ya Rosolovskii Tetrafluoroammonium Salts (англ.) // Russian Chemical Reviews. — 1985. — Т. 54. — № 5. — С. 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. — Т. 21. — С. 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. — Т. 25. — С. 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. — В. 2. — Т. 110. — С. 87-88. — DOI:10.1016/S0022-1139(01)00415-8
5. ↑ ^{1 2} Advances in Inorganic Chemistry. — Academic Press, 1989. — ISBN 0120236338
6. ↑ Handbook of inorganic chemicals. — McGraw-Hill Professional, 2002. — ISBN 0070494398

Литература

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

Ссылки

• Соли тетрафтораммония