Нітрид трийоду

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 $\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3$ 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.

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 Шаблон:Nobr 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:

$\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\cdot \mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{Z}\mathrm{n}(\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_5){\phantom{A}}_2⟶\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+\mathrm{N}(\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_5){\phantom{A}}_3+3\mathrm{Z}\mathrm{n}\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_5\mathrm{I}$

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:

$2\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\uparrow +3\mathrm{I}{\phantom{A}}_2\uparrow$(−290 kJ/mol)

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

$8\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3\cdot \mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3⟶5\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\uparrow +6\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{I}+9\mathrm{I}{\phantom{A}}_2$

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:

$2\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶6\mathrm{H}\mathrm{I}+\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$

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

$3\mathrm{I}{\phantom{A}}_2(\mathrm{s})+5\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3(\mathrm{a}\mathrm{q})⟶\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3\cdot \mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3(\mathrm{s})+3\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{I}(\mathrm{a}\mathrm{q})$

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

$\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3\cdot (\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_5,$.

При нагріванні він починає втрачати частину аміаку. Цей аддукт вперше був описаний Куртуа в 1812 році, остаточно його формулу визначив Шаблон:Не перекладено в 1905 році .

У твердому стані його структура складається з ланцюжків$-\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_2-\mathrm{I}-\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_2-\mathrm{I}-\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_2-\mathrm{I}-$ .

Чистий нітрид трийоду

Вперше нітрид трийоду $\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3,$ вільний від зв'язаного аміаку, було синтезовано у 1930 взаємодією дибромйодиду калію $\mathrm{K}\mathrm{I}\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2$ з рідким амоніаком. У продукті реакції молярне відношення йоду та азоту становило 1:3,04

$3\mathrm{K}\mathrm{I}\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2+4\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{K}\mathrm{B}\mathrm{r}+3\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4\mathrm{B}\mathrm{r}$

Отриманий $\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3$сублімувався у вакуумі у кімнатній температурі і конденсувався у пастці, що охолоджується рідким повітрям. Також $\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3$ з низьким виходом утворюється при реакції нітриду бору $\mathrm{B}\mathrm{N}$ з монофторидом йоду $\mathrm{I}\mathrm{F}$ у трихлорфторметані при Шаблон:Nobr  :

$\mathrm{B}\mathrm{N}+3\mathrm{I}\mathrm{F}⟶\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3+\mathrm{B}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3$

Застосування

Як реагент

Через надлишкову нестабільність застосовується як засіб для ефектного хімічного фокусу.

Файл:Detonating Nitrogen triiodide.webmПрактичним застосуванням нітриду трийоду у хімічних взаємодіях є йодування фенолів (та інших ароматичних сполук ). $\mathrm{N}\mathrm{I}{\phantom{A}}_3$ 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

• Шаблон:Книга
• Шаблон:Публікація
• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга