Triphosphorpentanitrid

Triphosphorpentanitrid kann durch Reaktion von Phosphorsulfidammoniakat P₄S₁₀·14 NH₃ mit Ammoniak oder Wasserstoff bei hohen Temperaturen gewonnen werden. Diese Methode wurde 1903 von Stock und Hoffmann erstmals verwendet.^[3] Ebenfalls möglich ist die Darstellung durch Reaktion von Phosphornitrilchlorid (PNCl₂)₃ mit Ammoniak bei 825 °C. Beide Umsetzungen verlaufen über mehrere Zwischenstufen.^[1]

Es kann auch durch Ammonolyse von Phosphorpentachlorid bei 780 °C gewonnen werden, wobei ein farbloses Gemisch aus α- und β-P₃N₅ entsteht.^[4]

${\displaystyle \mathrm {3\ PCl_{5}+5\ NH_{4}Cl\longrightarrow P_{3}N_{5}+20\ HCl} }$

Phasenrein entsteht α-Triphosphorpentanitrid bei der Pyrolyse von [P(NH₂)₄]I bei 825 °C.^[4]

${\displaystyle \mathrm {3\ [P(NH_{2})_{4}]I\longrightarrow P_{3}N_{5}+3\ NH_{4}I+4\ NH_{3}} }$

Triphosphorpentanitrid ist ein weißer, geruch- und geschmackloser Feststoff, der in allen Lösungsmitteln unlöslich ist. Im Vakuum zerfällt er bei hoher Temperatur in die Elemente. Er zersetzt sich beim Erhitzen mit Wasser im Einschmelzrohr auf 180 °C unter Bildung von Phosphorsäure und Ammoniak. Mit Sauerstoff reagiert er erst bei 600 °C.^[1] Ab 800 °C zersetzt sich die Verbindung zu Phosphor(III)-nitrid und Stickstoff.^[5]

${\displaystyle \mathrm {P_{3}N_{5}\longrightarrow 3\ PN+N_{2}} }$

Triphosphorpentanitrid kommt unter normalen Bedingungen in zwei Modifikationen vor.^[6] Die Raumnetzstruktur von α-Triphosphorpentanitrid (monoklin, Raumgruppe Cc (Raumgruppen-Nr. 9)Vorlage:Raumgruppe/9, a = 812,077 pm, b = 583,433 pm, c = 916,005 pm, β = 115,809°^[7]) aus PN₄-Tetraedern weist Ähnlichkeiten mit den Strukturen von Siliciumdioxid sowie Siliciumnitrid auf. Überraschenderweise tritt in α-Triphosphorpentanitrid jedoch auch eine Kantenverknüpfung von PN₄-Tetraedern auf.^[8] Die bei hohen Drücken und Temperaturen gewinnbare γ-Form (orthorhombisch, Imm2 (Nr. 44)Vorlage:Raumgruppe/44, a = 1287,2 pm, b = 261,31 pm, c = 440,03 pm^[9]) besteht aus tetraedrischen PN₄- und tetragonalen PN₅-Einheiten, die über ein Stickstoffatom miteinander verknüpft sind.^[3] Mit Lithiumnitrid reagiert es je nach Mischungsverhältnis und Temperatur zu verschiedenen salzartigen Nitridophosphaten wie Li₇PN₄, Li₁₂P₃N₉ oder Li₁₀P₄N₁₀.^[4]