Difluoruro di diazoto

Difluoruro di diazoto
Nome IUPAC
cis- o trans- difluoruro di diazoto
Nomi alternativi
cis- o trans-difluorodiazene
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	N2F2
Aspetto	gas incolore[1]
Numero CAS	13812-43-6
PubChem	139594
SMILES	N(=NF)F
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	2,698[2]
Temperatura di fusione	cis: <−195 °C (78 K)[3] trans: −172 °C (101 K)[3]
Temperatura di ebollizione	cis: −105,7 °C (167 K)[3] trans: −111,4 °C (162 K)[3]
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1)	cis: 69,5[3] trans: 82,0[3]
Indicazioni di sicurezza
Frasi H	--[4]
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Il difluoruro di diazoto, o difluorodiazene, è un nome cumulativo di due isomeri geometrici (cis e trans) del composto inorganico binario dell'azoto trivalente con il fluoro, avente formula formula N₂F₂, o anche F–N=N–F, dove però l'azoto è nello stato di ossidazione +1. Entrambi questi alogenuri di azoto in condizioni normali sono gas incolori fortemente reattivi.^[3][5]

La molecola N₂F₂ può esistere nelle due forme isomere cis e trans. La forma cis ha simmetria C_2v e risulta polare (0,16 D). Le lunghezze di legame N-N e N-F sono rispettivamente 121 pm e 141 pm; l'angolo N-N-F è 114°. La forma trans ha simmetria C_2h ed è apolare. Le lunghezze di legame N-N e N-F risultano rispettivamente 122 pm e 140 pm; l'angolo N-N-F è 106°. I due isomeri sono interconvertibili ma si possono separare tramite distillazione frazionata a bassa temperatura. L'isomero cis è termodinamicamente favorito per 12,5 KJ/mol.^[3][5]

Il difluoruro di diazoto fu ottenuto per la prima volta da J. F. Haller nel 1942 per decomposizione termica del fluoruro di triazoto (impropriamente chiamato anche azoturo di fluoro).^[1][6]

${\displaystyle {\ce {2N3F -> 2N2 + N2F2}}}$

La reazione è potenzialmente esplosiva; per evitare problemi il metodo di sintesi più conveniente è passare difluoroammina su fluoruro di potassio:

${\displaystyle {\ce {NHF2 + KF ->[{\ce {(193K)}}] NHF2.KF ->[{\ce {(293K)}}] 1/2N2F2 + KHF2}}}$

Sintesi alternative utilizzano la fluorurazione dell'azoturo di sodio o la reazione della N-N-difluorourea con idrossido di potassio.^[3][5][6]

Tutte queste procedure portano ad una miscela dei due isomeri, che possono poi essere separati per distillazione frazionata a bassa temperatura. Altrimenti esistono procedure per sintetizzare il singolo isomero. L'isomero trans si ottiene facendo reagire tetrafluoroidrazina con cloruro d'alluminio:

${\displaystyle {\ce {2N2F4{}+2AlCl3->{\mathit {trans}}-N2F2{}+3Cl2{}+2AlF3{}+N2}}}$

L'isomero cis si ottiene facendo reagire una miscela degli isomeri con AsF₅. Solo l'isomero cis reagisce formando N₂F⁺ e AsF−6; la successiva reazione di N₂F⁺ con NaF e HF produce solo cis-N₂F₂:^[3][5][6]

${\displaystyle {\ce {{\mathit {cis}}-N2F2{}+AsF5->N2F+.AsF6^{-}}}}$

I due isomeri di N₂F₂ hanno reattività differenti. L'isomero trans è termodinamicamente meno stabile del cis, ma si può conservare in recipienti di vetro. L'isomero cis, pur essendo termodinamicamente più stabile, è più reattivo e reagisce lentamente col vetro formando tetrafluoruro di silicio e ossido di diazoto:

${\displaystyle {\ce {2N2F2 + SiO2 -> SiF4 + 2N2O}}}$

Entrambi gli isomeri per riscaldamento si decompongono formando fluoro e azoto elementari.^[3][5]

• (EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
• (EN) A. Hammerl e T. M. Klapötke, Nitrogen: Inorganic Chemistry, in Encyclopedia of Inorganic Chemistry, 2ª ed., John Wiley & Sons, 2006, DOI:10.1002/0470862106.ia157, ISBN 9780470862100.
• (DE) A. F. Holleman e N. Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, Berlino, Walter de Gruyter, 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
• D. R. Lide (Editor), CRC Handbook of Chemistry and Physics, Internet Version 2005, su hbcponline.com, CRC Press, Boca Raton, 2005. URL consultato il 9 dicembre 2017.
• (EN) J. K. Ruff, Derivatives of Nitrogen Fluorides, in Chem. Rev., vol. 67, n. 6, 1967, pp. 665-680, DOI:10.1021/cr60250a004.

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