Трийодид азоту

Нітрид трійоду (іноді йодистий азот, трийодид азоту, неправильна назва: азид йоду; народна назва "недотрога") - надзвичайно чутлива до механічних впливів вибухонебезпечна неорганічна сполука азоту і йоду з формулою ${\displaystyle {\ce {NI3}}}$ За нормальних умов, нітрид трийоду виглядає, як чорно-коричневі кристали - аддукту з аміаком (аміакату). Однак був отриманий і в індивідуальному вигляді,в реакції нітриду бору та фториду йода.

Нітрид трийода
Систематична назва	Йодид азоту
Інші назви	Нєдотрога
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Примітки картки

Кристали дуже чутливі до механічних впливів. Найчутливіша з усіх вибухових речовин. У сухому вигляді вибухає від дотику, утворюючи рожево-фіолетову хмару парів йоду. Швидкість детонації 6,712 км/с. Це єдина відома речовина, яка вибухає під впливом альфа-часток та інших продуктів ядерного розпаду . Також вибухає від дії яскравого світла - наприклад, електронного фотоспалаху на відстані ~0.5 м.

Вперше його отримав Куртуа в 1812 -1813 рр. (за іншою версією це зробив Ганч в 1900 ).

За найвищу механічну чутливість в класі ініціюючих ВВ та простоту виготовлення в народі її прозвали "недотрога",

Властивості

Хімічні властивості

Аддукт нітриду йоду розкладається у взаємодії з діетилцинком:

${\displaystyle {\ce {NH3 * NI3 + 3Zn(C2H5)2 -> NH3 + N(C2H5)3 + 3ZnC2H5I}}}$

За допомогою цієї реакції було встановлено будову аддукту йодиду азоту з аміаком

Речовина є дуже нестабільшою, через велику довжину зв'язку і більшими відносними розмірами трьох атомів йоду, що припадають на один атом азоту, і відповідно низькою енергією активації реакції розкладання. Трийодид азоту є єдиною відомою вибуховою речовиною, здатною детонувати від альфа-випромінювання та уламків поділу важких ядер . Розкладається у гарячій воді, кислотами-окисниками, лугами.

Реакція розпаду чистої речовини:

${\displaystyle {\ce {2NI3 -> N2 ^ \ + \ 3 I2 ^}}}$(−290 kJ/mol)

Амоніак, присутній в аддукті, є відновником для йоду, що утворюється:

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

Згідно з цим рівнянням, ці вибухи залишають оранжево-фіолетові плями йоду, які можна видалити розчином тіосульфату натрію. Альтернативний спосіб видалення плям – просто дати йоду час висохнути.

Кристали нітриду трийодиду

Йодид азоту піддається гідролізу з утворенням оксиду азоту (III) та йодоводневої кислоти:

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

Йодид азоту є окисником, утворений in situ при додаванні розчину йоду до розчину відновника у водному амоніаку. Він окиснює гідрохінон до хінгідрону та бензальдегід до бензойної кислоти .

Фізичні властивості

У сухому стані – дрібні голчасті кристали від світло-коричневого до чорного кольору, нерозчинні у воді, спирті. Надзвичайно чутлива речовина, що вибухає при найменшому дотику. У вологому вигляді за наявності надлишку аміаку у розчині порівняно стійкий. Нерозчинний в етиловому спирті. Є барвною речовиною.(відмивається розчином харчової соди). Звук детонації нагадує пістолетний постріл. Наслідком детонації ще є хмарка пурпурових парів йоду, які є отруйними.

Синтез

Аміакати нітриду трийоду

Внаслідок реакції йоду з водним амоніаком утворюється чутлива до удару коричнева тверда речовина.

При змішуванні реагентів випадає або чорний або бурий осад, що і є продуктом приєднання аміаку до нітриду трийода:

Ланцюжок NI ₃ ·NH ₃ в кристалічній структурі аміачного аддукту йодиду азоту

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

В реакції з безводним амоніаком за низької температури продукт, що утворюється, має склад:

${\displaystyle {\ce {NI3.(NH3)5,}}}$.

При нагріванні він починає втрачати частину аміаку. Цей аддукт вперше був описаний Куртуа в 1812 році, остаточно його формулу визначив ^[en] в 1905 році .

У твердому стані його структура складається з ланцюжків${\displaystyle {\ce {-NI2-I-NI2-I-NI2-I -}}}$ .

Чистий нітрид трийоду

Вперше нітрид трийоду ${\displaystyle {\ce {NI3,}}}$ вільний від зв'язаного аміаку, було синтезовано у 1930 взаємодією дибромйодиду калію ${\displaystyle {\ce {KIBr2}}}$ з рідким амоніаком. У продукті реакції молярне відношення йоду та азоту становило 1:3,04

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

Отриманий ${\displaystyle {\ce {NI3}}}$сублімувався у вакуумі у кімнатній температурі і конденсувався у пастці, що охолоджується рідким повітрям. Також ${\displaystyle {\ce {NI3}}}$ з низьким виходом утворюється при реакції нітриду бору ${\displaystyle {\ce {BN}}}$ з монофторидом йоду ${\displaystyle {\ce {IF}}}$ у трихлорфторметані при −30 °C  :

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

Застосування

Як реагент

Через надлишкову нестабільність застосовується як засіб для ефектного хімічного фокусу.

Детонація 15 г нітриду трийоду

Практичним застосуванням нітриду трийоду у хімічних взаємодіях є йодування фенолів (та інших ароматичних сполук ). ${\displaystyle {\ce {NI3}}}$ отримують in situ додаючи до аміачного розчину фенолу розчин йоду. До прикладу, тимол у таких умовах йодується в положення до гідроксилу з утворенням йодтимолу, а пірол кількісно йодується до тетрайодпіролу .

Як вибухова речовина

Разом з тим, завдяки легкості отримання та ефектності його вибухового розкладання мікрокількості трийодиду азоту входить до демонстраційних експериментів у курсі неорганічної хімії .

Також є рідкісний спосіб використання, залишення вологої речовини, на місці вчинення хуліганських дій. Коли речовина висихає, випадковий перехожий, чи жертва випадково торкається або наступає на нього, то речовина детонує.

Література

• Jander J. II. Nitrogen triiodide // Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry. — New York [etc.] : Academic Press, 1977. — С. 2—41. — .
• 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.
• 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. — .
• Глинка Н. Л. 17.1.2 Аммиак. Соли аммония // Общая химия. — 28-е изд. — М. : Интеграл-пресс, 2000. — С. 430. — .

Примітки

1. Bowden F. P. Initiation of Explosion by Neutrons, α-Particles, and Fission Products // (Proceedings of the Royal Society of London A) : journal. — 1958. — Vol. 246, no. 1245 (11 July). — P. 216—219. — DOI:10.1098/rspa.1958.0123.
2. Oswald Silberrad (1905). . Journal of the Chemical Society, Transactions. . 87: 55—66. doi:10.1039/CT9058700055. ISSN 0368-1645. Архів оригіналу за 2 лютого 2022. Процитовано 2 лютого 2022.
3. Tatsuo Kaiho. 5.8 Nitrogen triiodide // Iodine Chemistry and Applications. — John Wiley & Sons, 2014-10-09. — С. 59. — .
4. Fedoroff. Iodine Azide // Encyclopedia of Explosives and Related Items. — 1960. — Т. 1. — С. А543.
5. Bowden F. P. (1958). Initiation of Explosion by Neutrons, α-Particles, and Fission Products. Proceedings of the Royal Society of London A. 246 (1245): 216—219. Bibcode:1958RSPSA.246..216B. doi:10.1098/rspa.1958.0123.
6. Родионов В. М. Реакции и методы исследования органических соединений. Книга 6. М.: ГНТИХЛ, 1957 (стр. 41)
7. Морган, Мартін фон (2002). Русский терор (російська) . с. 119—120.
8. Hart, H.; Bärnighausen, H.; Jander, J. (1968). Die Kristallstruktur von Stickstofftrijodid‐1‐Ammoniak NJ₃ · NH₃. Z. Anorg. Allg. Chem. 357 (4—6): 225—237. doi:10.1002/zaac.19683570410.
9. Tornieporth-Oetting, I.; Klapötke, T. (1990). Nitrogen Triiodide. Angewandte Chemie International Edition. 29 (6): 677—679. doi:10.1002/anie.199006771.
10. Губен И. том III, выпуск 1. М.: Государственное химико-техническое издательство, 1934, стр. 440.
11. Иванова М. А., Кононова М. А. Опыт 239. Получение иодистого азота // Химический демонстрационный эксперимент: Руководство для ассистентов и лаборантов вузов / под ред. С. А. Щукарева. — М. : Высшая школа, 1969. — С. 154. — 247 с.