Stickstoffhalogenide

Strukturen der Stickstoffhalogenide
Pyramidale Struktur der Stickstofftrihalogenide
Struktur der beiden möglichen Stickstoff-Wasserstoff-Halogenide: das zentrale N-Atom jeweils in blau, die Halogenatome (X) in rot
Struktur der Distickstoff-Tetrahalogenide: die Halogenatome (X) sind jeweils rot, man beachte die einsamen Elektronenpaare (in blau)
Struktur der Distickstoff-Dihalogenide: hier treten cis/trans-Isomere auf

Stickstoffhalogenide sind binäre Verbindungen des Stickstoff mit Halogenen. Bei den meisten bisher bekannten Vertretern besitzen diese die Zusammensetzung NX₃ (mit X = Halogen), es sind aber auch Halogenamine bzw. Halogenidhydride und Verbindungen mit zwei oder drei Stickstoffatomen pro Molekül bekannt.^[1][2]

Stickstofftrihalogenide NX₃

Die Stickstofftrihalogenide besitzen analog zum Ammoniak (NH₃) eine pyramidale Struktur mit 3 gleichwertigen Halogenatomen. Außer dem Stickstofftrifluorid sind diese Stickstoffhalogenide endotherme Verbindungen, die beim Erhitzen oder teils bei Berührung explodieren. Folgende pyramidalen Stickstofftrihalogenide sind bekannt:^[3]

• Stickstofftrifluorid (NF₃)
• Stickstofftrichlorid (NCl₃)
• Stickstofftribromid (NBr₃)
• Iodstickstoff (Stickstofftriiodid, NI₃)

Aufsteigend mit dem beteiligten Halogen variieren auch die Stabilität, Farbe und Struktur der Stickstofftrihalogenide:

• das farblose Fluorid und das gelbe Chlorid bilden relativ stabile Einzelmoleküle, die sich erst beim Erhitzen zersetzen,
• das äußerst instabile, rote Bromid kann sowohl monomere, als auch polymere Modifikationen ausbilden,
• das hochexplosive Iodid schließlich liegt nur als schwarzes Polymer vor.^[4]

Stickstoffwasserstoffhalogenide

Neben binären Halogeniden wurden auch ebenfalls pyramidal gebaute Stickstoffwasserstoffhalogenide oder Stickstoffhalogenidhydride der Typen NHX₂ und NH₂X gefunden, die auch als Halogenamine bezeichnet werden.^[2] Diese sind keine binären Verbindungen und im strengen Sinne keine Stickstoffhalogenide, werden aber von den meisten Lehrbüchern dennoch zu dieser Gruppe gezählt.^[1] Dazu gehören:

Monohalogenamine NH₂X

• Monofluoramin (NH₂F)
• Monochloramin (NH₂Cl)
• Monobromamin (NH₂Br)
• Monoiodamin (NH₂I)

Dihalogenamine NHX₂

• Difluoramin (NHF₂)
• Dichloramin (NHCl₂)
• Dibromamin (NHBr₂)
• Diiodamin (NHI₂)

Höhere Stickstoffhalogenide

Neben den vom Ammoniak abgeleiteten, einfach-pyramidalen Stickstofftrihalogeniden und Halogenaminen existieren auch einige Verbindungen mit zwei oder drei Stickstoffatomen im Molekül. Die Distickstofftetrahalogenide N₂X₄ sind bipyramidal aufgebaut, ähnlich dem Ethan, wobei jedoch ein Wasserstoffatom durch ein freies Elektronenpaar ersetzt ist bzw. analog zu Hydrazin. Die Distickstoffdihalogenide N₂X₂ besitzen eine N=N-Doppelbindung und es treten cis-trans-Isomere auf.^[2] Die Halogenazide N₃X sind Derivate der Stickstoffwasserstoffsäure und besitzen deren Struktur. Die einzig stabile, nicht endotherme Verbindung ist das Distickstofftetrafluorid, alle anderen Verbindungen sind nur bei tiefen Temperaturen darstellbar und empfindlich auf Schlag und Temperaturerhöhung.

Distickstofftetrahalogenide N₂X₄

• Distickstofftetrafluorid (N₂F₄)
• Distickstofftetrachlorid (N₂Cl₄)

Distickstoffdihalogenide N₂X₂

• Distickstoffdifluorid (N₂F₂)
• Distickstoffdichlorid (N₂Cl₂)

Halogenazide N₃X

• Fluorazid (N₃F)
• Chlorazid (N₃Cl)
• Bromazid (N₃Br)
• Iodazid (N₃I)

Übersicht wichtiger Eigenschaften

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c} A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 678–688.
2. ↑ ^{a b c} Nikolaus Korber: Stickstoffhalogenide, Anorganische Chemie, Vorlesungsscript, Universität Regensburg
3. ↑ H.P. Latscha, H.A. Klein: Anorganische Chemie. Springer, 2002, ISBN 3-540-42938-7, S. 312ff.
4. ↑ J. Jander: Non-Aqueous Solvents for Preparation and Reactions of Nitrogen Halogen Compounds. (PDF; 465 kB) Pure Appl. Chem., Vol. 49, Pergamon, 1977, S. 67–73.
5. ↑ ^{a b c d e} Verbindung wurde bisher nicht nachgewiesen.