ペンタゼニウム

ペンタゼニウム

名前
その他の名前 五窒素カチオン
識別子
CAS番号	236412-64-9 はい 12596-65-5 はい
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像
パブケム CID	139031002
インチ InChI=1S/N5/c1-3-5-4-2/q+1 いいえ キー: UXGCMSPHSBEHRM-UHFFFAOYSA-N いいえ
笑顔 N#[N+][N-][N+]#N
プロパティ
化学式	いいえ+5
モル質量	70.0335グラム/モル
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。 いいえ 確認する （何ですか  ？） はいいいえ インフォボックス参照

化学において、ペンタゼニウム カチオン（ペンタニトロゲンとも呼ばれる）は、化学式Nの正に帯電した多原子イオンである。 +5構造は N−N−N−N−Nです。固体窒素ポリマーおよびアジドアニオンとともに、大量に得られる わずか 3 つのポリ窒素種の 1 つです。

1986年以来、米国空軍が実施している高エネルギー密度物質研究プログラムでは、多窒素化合物に取り組む体系的な試みが1998年に始まりました。エドワーズ空軍基地の空軍研究所が、非常に有毒なヒドラジンベースのロケット燃料の代替品の研究に興味を持ち、同時にそのような提案をいくつか資金提供したのです。当時、空軍研究所の上級研究員であったカール・O・クリステは、線形窒素化合物の構築に挑戦することを選択しました。+5N ₂ F ⁺とNのうち−3提案された債券構造に基づくと、次のようになる。^[1]

[F−N≡N] ⁺ + H−N=N ⁺ =N ⁻ → [N≡N−N=N=N] ⁺ + HF

反応は成功し、1999年にNMR、IR、ラマン分光法で完全に特性評価できるほど十分な量の[ N ₅ ] ⁺ [AsF ₆ ] ^{−が生成されました。[2]}この塩は爆発性が高かったのですが、AsF _{5 を}SbF ₅に置き換えると、より強いルイス酸が生成され、はるかに安定した[N ₅ ] ⁺ [SbF ₆ ] ⁻が生成され、衝撃に強く、60～70℃まで熱的に安定しました。これにより、大量生産、取り扱いの容易さ、およびX線結晶構造解析が可能になりました。^[3]

実際、N5+は1991年にPyykköとRunebergによって第一原理計算によってジシアナミド等電子系列のメンバーとして予測されており、これは1999年にChriste[2]の文献[10]として引用されました。

乾燥HF中、-78℃で N ₂ F ⁺とHN ₃を反応させる方法が、これまでのところ唯一知られている方法である。

シス-N ₂ F ₂ + SbF ₅ → [N ₂ F] ⁺ [SbF ₆ ] ⁻

[N ₂ F] ⁺ [SbF ₆ ] ⁻ + HN ₃ → [N ₅ ] ⁺ [SbF ₆ ] ⁻ + HF

いいえ+5は水、NO、 NO ₂、Br ₂を酸化できるが、Cl ₂やO _2は酸化できない。その電子親和力は10.44 eV（1018.4 kJ/mol）である。このため、N+5乾燥した環境で準備および取り扱いをする必要があります。

4 北+5+ 2 H ₂ O → 4 H ⁺ + 10 N ₂ + O ₂

2 [N ₅ ] ⁺ [SbF ₆ ] ⁻ + 2 Br ₂ → 2 [Br ₂ ] ⁺ [SbF ₆ ] ⁻ + 5 N ₂

フルオロアンチモネートはその安定性のため、他のすべての既知の塩の前駆体として使用され、通常は、適切なヘキサフルオロアンチモネートが不溶性の HF、 SO ₂、CHF ₃、CH ₃ CNなどの非水溶媒中でのメタセシス反応によって達成されます。

[N ₅ ] ⁺ [SbF ₆ ] ⁻ + A ⁺ B ⁻ → [N ₅ ] ⁺ B ⁻ + A ⁺ [SbF ₆ ] ⁻

最も安定したNの塩+550～60℃に加熱すると分解する塩は[N ₅ ] ⁺ [SbF ₆ ] ⁻、[N ₅ ] ⁺ [SnF ₅ ] ⁻、[N ₅ ] ⁺ [B(CF ₃ ) ₄ ] ⁻であるが、これまでに得られ研究された最も不安定な塩である[N ₅ ] ⁺ [P(N ₃ ) ₆ ] ⁻と[N ₅ ] ⁺ [B(N ₃ ) ₄ ] ⁻は衝撃と温度に非常に敏感で、0.5 mmolの希薄溶液でも爆発する。フッ化物、アジ化物、硝酸塩、過塩素酸塩などの多くの塩は生成できない。^[1]

原子価結合理論では、ペンタゼニウムは6つの共鳴構造で記述できます。

[N≡N ⁺ −N ⁻ −N ⁺ ≡N] ↔ [N ⁻ =N ⁺ =N−N ⁺ ≡N] ↔ [N≡N ⁺ −N=N ⁺ =N ⁻ ] ↔ [N≡N ⁺ −N ⁺ ≡N ⁺ −N ²⁻ ] ↔ [N ²⁻ −N ⁺ ≡N ⁺ −N ⁺ ≡N] ↔ [N ⁻ =N ⁺ =N ⁺ =N ⁺ =N ⁻ ]、

最後の3つの構造は、最初の3つよりも形式電荷状態があまり好ましくないため、全体の構造への寄与は小さくなります。 ^{[4] [より良い情報源が必要]}

第一原理計算と実験的X線構造の両方によれば、陽イオンは平面で対称的、ほぼV字型であり、中心原子での結合角は111°（角度N2-N3-N4）、2番目と4番目の原子での結合角は168°（角度N1-N2-N3とN3-N4-N5）である。N1-N2とN4-N5の結合長は1.10Å、N2-N3とN3-N4の結合長は1.30Åである。^[3]

• ペンタゾール
• アジド
• ペンタゼニウムテトラアジドボレート