El pentafluoruro de nitrógeno es un compuesto teórico de nitrógeno y flúor con la fórmula química N F 5 . Se plantea la hipótesis de su existencia basándose en la existencia de los pentafluoruros de los átomos por debajo del nitrógeno en la tabla periódica, como el pentafluoruro de fósforo . Los modelos teóricos de la molécula de pentafluoruro de nitrógeno son una molécula bipiramidal trigonal unida covalentemente con grupo de simetría D 3h , o [NF 4 ] + F − (fluoruro de tetrafluoroamonio), que sería un sólido iónico.
Se conocen diversas otras sales de tetrafluoroamonio ( [NF 4 ] + X − ), así como sales de fluoruro de otros cationes amonio ( [NR 4 ] + F − ).
En 1966, WE Tolberg sintetizó por primera vez un compuesto nitrogenado de cinco valencias de nitrógeno y flúor cuando se crearon los compuestos de tetrafluoroamonio, hexafluoroantimoniato de tetrafluoroamonio (V) [NF 4 ] + [SbF 6 ] − y hexafluoroarsenato de tetrafluoroamonio (V) [NF 4 ] + [AsF 6 ] − . [2] En 1971, CT Goetschel anunció la preparación de [NF 4 ] + [BF 4 ] − y también produjo un sólido blanco que se supuso que era fluoruro de tetrafluoroamonio ( [NF 4 ] + F − ). Esto se hizo tratando trifluoruro de nitrógeno y flúor con radiación electrónica de 3 MeV a 77 K. Se descompuso por encima de 143 K en esos ingredientes. [2] Los estudios teóricos también muestran que es muy probable que el compuesto iónico se descomponga en trifluoruro de nitrógeno y gas flúor . [3]
Karl O. Christe sintetizó hexafluoronickelato de bis(tetrafluoroamonio) (IV) ([NF 4 ] + ) 2 [NiF 6 ] 2− . [4] También preparó compuestos con manganeso, un fluorouranato, perclorato de tetrafluoroamonio [NF 4 ] + ClO−4, sales de fluorosulfato de tetrafluoroamonio [NF 4 ] + SO 3 F − y [N 2 F 3 ] + (trifluorodiazenio). [5] Christe intentó hacer [NF 4 ] + F − por metátesis de [NF 4 ] + [SbF 6 ] − con CsF en disolvente HF a 20 °C. Sin embargo, se produjo una variante, hidrofluoratos de bifluoruro de tetrafluoroamonio ( [NF 4 ] + [HF 2 ] − · n HF ). A temperatura ambiente era un líquido lechoso, pero cuando se enfriaba, se volvía pastoso. A −45 °C tenía la forma de un sólido blanco. Cuando se recalentaba, formaba espuma, desprendiendo F 2 , HF y NF 3 como gases . [5] Este tiene el número CAS 71485-49-9. [6]
IJ Solomon creía que el pentafluoruro de nitrógeno se producía mediante la descomposición térmica de [NF 4 ] + [AsF 6 ] − , pero no se reprodujeron los resultados experimentales. [7]
Dominik Kurzydłowski y Patryk Zaleski-Ejgierd predicen que una mezcla de flúor y trifluoruro de nitrógeno bajo presión entre 10 y 33 GPa forma [NF 4 ] + F − con grupo espacial R3m . Esta es una oxidación a alta presión. Por encima de 33 GPa formará un compuesto iónico estable con fórmula ([NF 4 ] + ) 2 [NF 6 ] − F − (fluoruro de bis(tetrafluoroamonio) hexafluoronitrato(V)) con grupo espacial I4/m . Por encima de 151 GPa se predice que se transformará en [NF 4 ] + [NF 6 ] − (hexafluoronitrato(V) de tetrafluoroamonio) con grupo espacial P4/n . [8] Un compuesto molecular NF 5 no es estable bajo ninguna condición de presión.
Para que se forme una molécula de NF 5 , se deben disponer cinco átomos de flúor alrededor de un átomo de nitrógeno. No hay suficiente espacio para hacer esto en las longitudes típicas de enlace covalente nitrógeno-flúor, por lo que al menos algunos enlaces se ven obligados a ser más largos. Los cálculos muestran que la fragmentación para formar radicales NF 4 y F tendría una barrera de estado de transición de alrededor de 66-84 kJ/mol (15,8-20,0 kcal/mol) y que este proceso es termodinámicamente favorable ( exotérmico ) en 38 kJ/mol (9 kcal/mol). [9] El pentafluoruro de nitrógeno también viola la regla del octeto en la que los compuestos con ocho electrones en la capa externa son particularmente estables. [10]