Azoture de fluor
composé chimique
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L'azoture de fluor ou fluorure de triazadiényle est un gaz jaune vert composé d'azote et de fluor de formule brute FN3[2] qui a été synthétisé pour la première fois par John F. Haller en 1942[5]. Il est considéré comme un interhalogène, comme l'ion azoture est considéré comme un pseudohalogénure. De ce point de vue, il est homologue avec ClN3, BrN3, IN3[3]. La liaison entre l'atome de fluor et celui d'azote est très faible ce qui fait que ce composé est très instable et est susceptible d'exploser[6].
| Azoture de fluor | ||
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| Identification | ||
|---|---|---|
| No CAS | ||
| PubChem | 23235952 | |
| SMILES | ||
| InChI | ||
| Apparence | gaz jaune-vert | |
| Propriétés chimiques | ||
| Formule | FN3 [Isomères] |
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| Masse molaire[1] | 61,018 5 ± 0,000 6 g/mol F 31,14 %, N 68,86 %, |
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| Propriétés physiques | ||
| T° fusion | −152 °C[2],[3] | |
| T° ébullition | −82 °C[2],[3] | |
| Masse volumique | 1,3 g·cm-3[4] | |
| Composés apparentés | ||
| Autres composés | ||
| Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | ||
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Structure
Les atomes d'azote dans cette molécule peuvent être marqués avec des lettres grecques: Nα pour l'azote lié à l'atome de fluor, Nβ pour l'azote intermédiaire, et Nγ pour l'azote terminal[7]. L'azote terminal peut aussi être marqué Nω[6].
Les distances entre les atomes sont F-N 144,4 pm, FN-NN 125,3 pm et FNN-N 113,2 pm[8]. Des calculs de chimie numérique donne un angle F-N=N autour de 102° tandis que les trois atomes d'azote restent alignés[9].
Synthèse et propriété
L'azoture de fluor peut être obtenu par réaction de l'acide azothydrique sur du gaz fluor, F2[10]. De la même façon, il se forme par réaction entre l'azoture de sodium et le fluor[11].
L'azoture de fluor se décompose sans explosion à température ambiante (CNTP) en difluorure de diazote et diazote[2]:
- 2 FN3 → F2N2 + 2 N2
À des températures plus élevées telles que 1 000 °C, l'azoture de fluor se décompose en radicaux monofluorure d'azote (en)[11] :
- FN3 → FN{a1Δ} + N2
L'azoture de fluor solide ou liquide est susceptible d'exploser en libérant beaucoup de chaleur. Un film mince brûle à une vitesse de 1,6 km/s[12]. En raison de ce risque élevé d'explosion, il est recommandé de ne manipuler que de très petites quantités à la fois. Ainsi, 20 mg (0,02 g) est la limite définie pour chaque expérience[8].
Spectroscopie
en spectrométrie micro-onde :
| paramètre | valeur[8] | unité |
| A | 48131.448 | MHz |
| B | 5713.266 | MHz |
| C | 5095.276 | MHz |
| μa | 1.1 | |
| μb | 0.7 |
Le spectre photoélectronique ultraviolet de FN3 montre des pics d'ionisation à 11.01, 13,72, 15,6, 15,9, 16,67, 18,2 et 19,7 eV. Ceux-ci sont respectivement affectés aux orbitales moléculaires: π, nN ou nF, nF, πF, nN ou σ, π et σ[6].
Réaction
Le N3F peut former des adduits avec des acides de Lewis comme le trifluorure de bore (BF3) ou le pentafluorure d'arsenic (AsF5) à −196 °C (azote liquide). Dans ces molécules, la liaison se fait sur l'atome Nα[7].
Le N3F s'adsorbe sur une surface de fluorure de potassium, mais pas sur le fluorure de lithium ou sur le fluorure de sodium. Cette propriété a été objet d'une étude approfondie pour déterminer si N3F pouvait augmenter l'énergie des propergols solides[4].
