Неорганические азиды

См. также: Азиды и Органические азиды

Неоргани́ческие ази́ды — соли азотистоводородной кислоты HN₃ либо соединения неионной природы, содержащие псевдогалогенную азидную группу –N=N⁺=N⁻.

Наиболее изучены азиды металлов, среди них известны как простые азиды Mⁿ⁺(N₃⁻)_n, так и двойные (например, K₂Cd(N₃)₄) и смешанные (например, Zn(N₃)Cl) азиды. Известны также азиды псевдогалогенной природы — как собственно псевдогалогены фтор-, хлор-, бром- и иодазиды Hal–N₃, так и аналоги галогенангидридов кислот (например, карбонилдиазид CO(N₃)₂ и азидокарбондисульфид (SCSN₃)₂).

ПолучениеПравить

Азиды металлов можно получить по реакции оксида азота (I) с амидом или нитратом щелочного металла.:

${\mathsf{N}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{+}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{N}\mathsf{a}{\mathsf{N}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {N_{2}O+NaNH_{2}\rightarrow NaN_{3}+H_{2}O}}$ 

$\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{N}\mathsf{a}{\mathsf{N}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{+}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}$$\mathsf{NaNO_3 + 3NaNH_2 \rightarrow NaN_3 + 3NaOH + NH_3}$ 

Азид калия можно получить по реакции бутилнитрита с гидразингидратом в спиртовом растворе гидроксида калия:

${\mathsf{C}}_{\mathsf{4}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{9}}\mathsf{O}\mathsf{N}\mathsf{O}\mathsf{+}{\mathsf{N}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{4}}\cdot <!--\; \cdot \; -->{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{+}\mathsf{K}\mathsf{O}\mathsf{H}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{K}{\mathsf{N}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}{\mathsf{C}}_{\mathsf{4}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{9}}\mathsf{O}\mathsf{H}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {C_{4}H_{9}ONO+N_{2}H_{4}\cdot H_{2}O+KOH\rightarrow KN_{3}+C_{4}H_{9}OH+3H_{2}O}}$ 

N₃Cl образуется при добавлении уксусной кислоты к смеси растворов азида и гипохлорита натрия. Для получения азидов других галогенов используют реакцию между азидом серебра и бромом или йодом на холоде:

$\mathsf{A}\mathsf{g}{\mathsf{N}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}{\mathsf{X}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{A}\mathsf{g}\mathsf{X}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}{\mathsf{N}}_{\mathsf{3}}\mathsf{X}\mathsf{(}\mathsf{X}\mathsf{=}\mathsf{B}\mathsf{r}\mathsf{,}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{)}$${\mathsf {AgN_{3}+X_{2}\rightarrow AgX\downarrow +N_{3}X(X=Br,Cl)}}$ 

Структура и стабильность азидовПравить

Стабильность азидов максимальна у ионных азидов щелочных и щелочноземельных металлов и падает с уменьшением степени ионности связи. Разница в стабильности ионных и ковалентных азидов объясняется различием структур азид-иона и ковалентно связанной азидной группы.

В случае азид-аниона возможны три резонансные структуры с максимальным вкладом первой структуры и эквивалентными, в силу симметрии, второй и третьей структурами; дипольный момент иона равен нулю:

${\mathsf{N}}^{\mathsf{-<!--\; -\; -->}}\mathsf{\text{=}}{\mathsf{N}}^{\mathsf{+}}\mathsf{\text{=}}{\mathsf{N}}^{\mathsf{-<!--\; -\; -->}}\rightleftarrows <!--\; \rightleftarrows \; -->\mathsf{N}\equiv <!--\; \equiv \; -->{\mathsf{N}}^{\mathsf{+}}\mathsf{\text{–}}{\mathsf{N}}^{\mathsf{2}\mathsf{-<!--\; -\; -->}}\rightleftarrows <!--\; \rightleftarrows \; -->{\mathsf{N}}^{\mathsf{2}\mathsf{-<!--\; -\; -->}}\mathsf{\text{–}}{\mathsf{N}}^{\mathsf{+}}\equiv <!--\; \equiv \; -->\mathsf{N}$${\mathsf {N^{-}{\text{=}}N^{+}{\text{=}}N^{-}\rightleftarrows N\equiv N^{+}{\text{–}}N^{2-}\rightleftarrows N^{2-}{\text{–}}N^{+}\equiv N}}$ 

В случае ковалентных азидов такая симметрия отсутствует, из трех резонансных структур основной вклад вносит вторая, вклад третьей пренебрежимо мал из-за соседства положительных зарядов, и ковалентные азиды являются диполями:

$\mathsf{X}\mathsf{\text{–}}{\mathsf{N}}^{\mathsf{-<!--\; -\; -->}}\mathsf{\text{–}}{\mathsf{N}}^{\mathsf{+}}\equiv <!--\; \equiv \; -->\mathsf{N}\rightleftarrows <!--\; \rightleftarrows \; -->\mathsf{X}\mathsf{\text{–}}\mathsf{N}\mathsf{\text{=}}{\mathsf{N}}^{\mathsf{+}}\mathsf{\text{=}}{\mathsf{N}}^{\mathsf{-<!--\; -\; -->}}\rightleftarrows <!--\; \rightleftarrows \; -->\mathsf{X}\mathsf{\text{–}}{\mathsf{N}}^{\mathsf{+}}\equiv <!--\; \equiv \; -->{\mathsf{N}}^{\mathsf{+}}\mathsf{\text{–}}{\mathsf{N}}^{\mathsf{2}\mathsf{-<!--\; -\; -->}}$${\mathsf {X{\text{–}}N^{-}{\text{–}}N^{+}\equiv N\rightleftarrows X{\text{–}}N{\text{=}}N^{+}{\text{=}}N^{-}\rightleftarrows X{\text{–}}N^{+}\equiv N^{+}{\text{–}}N^{2-}}}$ 

Азиды металловПравить

Неорганические азиды в основном образуют металлы с общей формулой Me(N₃)_n, где n — степень окисления металла. Многие азиды нестабильны, некоторые используются в качестве взрывчатых веществ (ВВ). Азид свинца применяется как инициирующее ВВ в капсюлях-детонаторах, азид натрия — в автомобильных подушках безопасности. Азиды кальция и бария используются в производстве пористой резины.

Азиды меди (I и II) обладают высокой мощностью взрыва и чувствительностью. Азиды серебра, ртути (I, II), золота обладают очень большой энергией взрыва.

Азиды щелочных металлов (кроме лития) и тяжёлых металлов при нагревании разлагаются на металл и азот, что служит способом получения очень чистых щелочных металлов. Азиды щелочноземельных металлов и лития разлагаются на нитрид металла и азот.

Азиды неметалловПравить

Среди азидов неметаллов можно назвать карбонилазид CO(N₃)₂, цианазид N₃CN.

Комплексные азидыПравить

Некоторые комплексные азиды обладают очень высоким содержанием азота. Например, описаны такие комплексные азиды, как (N₅)[P(N₃)₆], (N₅)[B(N₃)₄].

ПрименениеПравить

Азид натрия используют для получения особо чистого азота и в подушках безопасности, а азиды свинца и серебра в качестве детонаторов.

ТоксичностьПравить

Все азиды являются очень ядовитыми.

ЛитератураПравить

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1 (Абл-Дар). — 623 с.