Тетрафтораммо́ний NF ₄ ⁺ — комплексный неорганический катион , представляющий собой аммоний , все четыре атома водорода в котором замещены фтором . Тетрафтораммоний является сильным окислителем и одним из немногих устойчивых соединений (и единственным бескислородным), в которых азот имеет степень окисления +5.

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 [HF ₂ ] ⁻ ;
• [BF ₄ ] ⁻ , тетрафторалюминат [AlF ₄ ] ⁻ ;
• Тетрафторбромат [BrF ₄ ] ⁻ ;
• Пентафториды [XF ₅ ] ⁻ , где X = Ge , Sn , Ti ;
• Гексафториды [XF ₆ ] ⁻ , где X = P , As , Sb , Bi , Pt ;
• Гептафториды [XF ₇ ] ⁻ , где X = W , U , Xe ;
• Октафторксенонат [XeF ₈ ] ²⁻

Он также даёт соли с оксифторидами [XF ₅ O] ⁻ , где X = Br ; [XF ₅ O] ⁻ , где X = W , U ; получены соли фторсульфоновой кислоты [SO ₃ F] ⁻

Что касается чисто кислородных анионов, то с ними для тетрафтораммония получены только перхлорат [NF ₄ ] ⁺ [ClO ₄ ] ⁻ и нитрат NF ₄ ⁺ NO ₃ ⁻ , 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 :

${\displaystyle {\mathsf {NF_{3}+SbF_{5}+F_{2}\rightarrow [NF_{4}][SbF_{6}]}}}$

Похожим образом при умеренном нагреве осуществляется синтез гексафторарсената тетрафтораммония :

${\displaystyle {\mathsf {NF_{3}+AsF_{5}+F_{2}\rightarrow [NF_{4}][AsF_{6}]}}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {NF_{3}+BF_{3}+F_{2}\rightarrow [NF_{4}][BF_{4}]}}}$

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.

Примечания

Литература

Никитин И. В., Росоловский В. Я. (рус.) // АН СССР Успехи химии : журнал. — М. : Российская академия наук , 1985. — Т. LIV , вып. 5 . — С. 722—740 . — ISSN .