Tetrafluoroidrazina

Tetrafluoroidrazina
Formula di struttura della tetrafluoroidrazina (configurazione sfalsata)
Formula di struttura della tetrafluoroidrazina (configurazione sfalsata)
Modello della tetrafluoroidrazina (configurazione sfalsata)
Modello della tetrafluoroidrazina (configurazione sfalsata)
Nome IUPAC
1,1,2,2-tetrafluoroidrazina
Nomi alternativi
tetrafluoroidrazina
tetrafluoruro di diazoto
fluoruro di azoto(II)
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolareF4N2
Aspettogas incolore
Numero CAS10036-47-2
Numero EINECS233-114-6
PubChem24845
SMILES
N(N(F)F)(F)F
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)1,5 (liq. a -100 °C)[1]
Temperatura di fusione−164,5 °C (109 K)[2]
Temperatura di ebollizione−73 °C (200 K)[2]
Tensione di vapore (Pa) a 20 °C K2,40 MPa[1]
Proprietà termochimiche
ΔfG0 (kJ·mol−1)+81,2[2]
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
comburente gas compresso corrosivo tossicità acuta
pericolo
Frasi H270 - 280 - 314 - 330 [1]
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La tetrafluoroidrazina è il composto inorganico binario dell'azoto trivalente con il fluoro, avente formula N2F4, o anche F2N–NF2, dove però l'azoto è nello stato di ossidazione +2. Questo alogenuro di azoto in condizioni normali è un gas incolore fortemente reattivo.[2] Può esplodere facilmente a contatto con aria, ossigeno, sostanze organiche, calore e catalizzatori metallici.[1]

Struttura

Figura 1. Proiezioni di Newman delle due principali configurazioni della tetrafluoroidrazina: (a) gauche, (b) sfalsata.

Allo stato gassoso e allo stato liquido la molecola N2F4 esiste in due conformazioni tra loro in equilibrio (Figura 1), la forma gauche e quella sfalsata, con simmetria rispettivamente C2 e C2h. La configurazione sfalsata è favorita di solo 2 kJ/mol. La distanza N–N risulta 148 pm e quella N–F 139 pm.[2][3]

Sintesi

La tetrafluoroidrazina fu sintetizzata per la prima volta nel 1958 da Charles B. Colburn e Al Kennedy,[4] facendo reagire a 375 ºC in un reattore a flusso trifluoruro di azoto in presenza di trucioli di rame.[2]

2 NF 3 + 2 Cu ⟶ N 2 F 4 + 2 CuF {\displaystyle {\ce {2NF3 + 2Cu -> N2F4 + 2CuF}}}

Alternativamente si può ossidare la difluoroammina con ipoclorito a pH basico (circa 12):[2]

NHF 2 → NaOCl 1 2 N 2 F 4 {\displaystyle {\ce {NHF2 ->[{\ce {NaOCl}}] 1/2 N2F4}}}

Reattività

N2F4 è un agente fluorurante molto energico. Ad esempio può fluorurare silano e litio:[2]

SiH 4 + N 2 F 4 → 25 ° C SiF 4 + N 2 + 2 H 2 {\displaystyle {\ce {SiH4 + N2F4 ->[{25 °C}] SiF4 + N2 + 2H2}}}
10 Li + N 2 F 4 → − 80 ° C / + 250 ° C 4 LiF + 2 Li 3 N {\displaystyle {\ce {10Li + N2F4 ->[{-80 °C / +250 °C}] 4LiF + 2Li3N}}}

Con forti accettori di ioni fluoruro come AsF5 forma sali che si possono formulare come [N2F3]+[AsF6]−.[2]

La tetrafluoroidrazina si dissocia facilmente formando radicali •NF2, di colore blu scuro. Questo comportamento giustifica la maggior reattività di N2F4 rispetto all'inerzia di NF3.[2][3] Il radicale •NF2 può dare varie reazioni, tra le quali anche l'addizione ad olefine:[3][5]

2 ⋅ NF 2 + S 2 F 10 ⟶ 2 F 2 NSF 5 {\displaystyle {\ce {2*NF2 + S2F10 -> 2F2NSF5}}}
2 ⋅ NF 2 + Cl 2 ⟶ 2 NClF 2 {\displaystyle {\ce {2*NF2 + Cl2 -> 2NClF2}}}
2 ⋅ NF 2 + ⋅ NO ⟶ F 2 NNO {\displaystyle {\ce {2*NF2 + *NO -> F2NNO}}}
2 ⋅ NF 2 + R 2 C = CR 2 ⟶ R 2 C ( NF 2 ) − C ( NF 2 ) R 2 {\displaystyle {\ce {2*NF2 + R2C=CR2 -> R2C(NF2)-C(NF2)R2}}}

Note

Bibliografia

  • (EN) C. B. Colburn e A. Kennedy, Tetrafluorohydrazine, in J. Am. Chem. Soc., vol. 80, n. 18, 1958, p. 5004, DOI:10.1021/ja01551a059.
  • GESTIS, gestis.dguv.de, 2020, https://gestis.dguv.de/data?name=490981&lang=en Titolo mancante per url url (aiuto). URL consultato il 14 luglio 2023. Pagina della tetrafluoroidrazina nel data base GESTIS.
  • (EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
  • (DE) A. F. Holleman e N. Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, Berlino, Walter de Gruyter, 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
  • (EN) C. E. Housecroft e A. G. Sharpe, Inorganic chemistry, 3ª ed., Harlow (England), Pearson Education Limited, 2008, ISBN 978-0-13-175553-6.

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