疊氮化合物

疊氮化合物
識別
CAS號	14343-69-2
性質
化學式	N−; 3
摩爾質量	42.02 g·mol⁻¹
	若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

疊氮化合物（英文：azides，hydrazoates，trinitride）在無機化學中，指的是含有疊氮根離子的化合物（ ${\ce {N3^-}}$ ）；在有機化學中，則指含有疊氮基（ ${\ce {-N3}}$ ）的化合物。

疊氮根離子

疊氮根離子為並非直線型結構，不論是離子型態抑或是有機物皆有微微彎曲(約172°)，屬 ${\text{D}}_{\infty {\text{h}}}$ 點群，價電子數為16，和 ${\ce {NCN^2-}}$ 離子、 ${\ce {CNO^-}}$ 離子、 ${\ce {NCO^-}}$ 離子， ${\ce {CO2}}$ 分子是等電子體。疊氮根離子的化學性質類似於鹵離子，例如白色的 AgN₃ 和 Pb(N₃)₂ 難溶於水。作為配體能和金屬離子形成一系列配合物，如 ${\ce {Na2[Sn(N3)6]}}$ 、 ${\ce {Cu(N3)2(NH3)2}}$ 等^[1]。

無機疊氮化物

絕大多數疊氮化物進行爆炸分解，但也可通過熱化學、光化學或放電法使其緩慢分解。爆炸分解的結果是產生相應的單質，分解熱即相當於該化合物的標準生成焓。

有些分解產生氮化物：

{\ce {3LiN3 -> Li3N + 4N2 ^}}

疊氮化氫的熱分解若在1000^oC及低壓條件下進行，產物收集在用液氮冷卻的表面上，可產生氮、氫以及四氮烯：

{\ce {6HN3 -> 7N2 + H2 + (NH)4}}

鹼金屬疊氮化物並不爆炸，只是緩慢分解：

{\ce {2NaN3 -> 2Na + 3N2 ^}}

重金屬疊氮化物的分解是由於疊氮根離子的激發，結果一個電子躍遷到導帶，產生疊氮基。基態的疊氮基解離成基態的N和N₂是選律禁阻的，解離成激發態的N和N₂雖是選律允許的，但需要259kJ/mol的能量，因此在常溫下並不重要。兩個疊氮基之間的相互作用也是選律允許的，並且是個放熱的的過程，因此可以認為這一步在固體離子型疊氮化物的分解中是重要的一步。

疊氮化物迅速分解能導致爆炸點火或起爆，但原因尚不清楚。

疊氮化鈉被用於汽車的安全氣囊內，疊氮化鉛被用作起爆劑。

疊氮根配位化合物

疊氮根離子可以以端基或橋基的方式與金屬離子相結合：

已知端基配位的較多，橋式的較少。

有機疊氮化合物

有機疊氮化合物的端基碳具有親核性，並且不穩定容易放出氮氣。Curtius重排反應即經過酰基疊氮中間體。

有些疊氮化合物是1,3-偶極體，可進行環加成反應。

應用

每年大約有250噸疊氮化合物被生產出來，其中主要是疊氮化鈉。^[2]

起爆劑與推進劑

疊氮化鈉是汽車安全氣囊中的推進劑。加熱時，疊氮化鈉分解產生氮氣，以將氣囊迅速撐開：^[2]

${\ce {2NaN3 -> 2Na + 3N2}}$

一些重金屬疊氮物，例如疊氮化鉛（ ${\ce {Pb(N3)2}}$ ），是對震動敏感的起爆劑，它們會分解成對應的金屬和氮氣：^[3]

${\ce {Pb(N3)2 -> Pb + 3N2}}$

疊氮化銀和疊氮化鋇也有類似的應用。有些有機疊氮化合物可能可以用作火箭推進劑，比如2-二甲基氨基乙基疊氮化物（DMAZ）。

其他應用

由於疊氮化物的使用具有很高的危險性，即使它們有特殊的反應活性，也很少在商業中使用。

參考資料

^ 劉新錦等.無機元素化學(第二版) 氮族元素.北京:科學出版社.2010.01 ISBN 978-7-03-026399-5
^ ^2.0 ^2.1 Jobelius, Horst H.; Scharff, Hans-Dieter. Hydrazoic Acid and Azides. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA (編). Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. 2000-06-15: a13_193. ISBN 978-3-527-30673-2. doi:10.1002/14356007.a13_193 （英語）.
^ Shriver and Atkins. Inorganic Chemistry (Fifth Edition). New York: W. H. Freeman and Company. : 382.

宋天佑等.《無機化學》下冊.北京：高等教育出版社，2004年. ISBN 7-04-015582-6
張青蓮等.《無機化學叢書》第四卷，氮磷砷分族.北京：科學出版社，1984年.

外部連結

[1] 劉新錦等.無機元素化學(第二版) 氮族元素.北京:科學出版社.2010.01 ISBN 978-7-03-026399-5

[:0-2] 2.0 ^2.1 Jobelius, Horst H.; Scharff, Hans-Dieter. Hydrazoic Acid and Azides. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA (編). Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. 2000-06-15: a13_193. ISBN 978-3-527-30673-2. doi:10.1002/14356007.a13_193 （英語）.

[3] Shriver and Atkins. Inorganic Chemistry (Fifth Edition). New York: W. H. Freeman and Company. : 382.

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