Тетрафтораммоний

Тетрафтораммоний

Тетрафтораммоний NF4+ — комплексный неорганический катион, представляющий собой аммоний, все четыре атома водорода в котором замещены фтором. Тетрафтораммоний является сильным окислителем и одним из немногих устойчивых соединений, в которых азот имеет степень окисления +5.

Тетрафтораммоний
Tetrafluoroammonium ion.png
Общие
Хим. формула F₄N+
Классификация
Номер CAS 30494-78-1
PubChem 5460510
ChemSpider 4574019
ChEBI 30233
SMILES
[N+](F)(F)(F)F
InChI
1S/F4N/c1-5(2,3)4/q+1
Приводятся данные для стандартных условий (25 ℃, 100 кПа), если не указано иное.

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;
  • Октафторксенонат [XeF8]2−    

Он также даёт соли с оксифторидами [XF5O], где X = Br; [XF5O], где X = W, U; получены соли фторсульфоновой кислоты [SO3F]

Что касается чисто кислородных анионов, то с ними для тетрафтораммония получены только перхлорат [NF4]+[ClO4]     и нитрат NF4+NO3    , 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:

Похожим образом при умеренном нагреве осуществляется синтез гексафторарсената тетрафтораммония:

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

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

Применение

К.О. Кристи предложил соли тетрафтораммония как твердые хранилища газообразного фтора. Некоторые из солей тетрафтораммония могут разлагаться с выделением только газообразных продуктов и были разработаны пиротехнические составы для генерации фтора.