A trifoszfor-pentanitrid szervetlen vegyület, képlete . Mivel csak foszfor és nitrogén van benne, biner nitrid. Bár egyes célokra vizsgálták használatát, az iparban nem használatos jelentősen. Fehér szilárd anyag, de a minták szennyeződés miatt más színűnek jelennek meg. Szintézis A trifoszfor-pentanitrid bizonyos foszforvegyületekből és nitrogéntartalmú anionokból előállíthatók: 3 PCl5 +5 NH3 ->P3N5 +15 HCl 3 PCl5 +15 NaN3 ->P3N5 +15 NaCl +20 N2
A reakcióról feltételezik, hogy hasonló anyagot ad. Hasonló módszerrel állítják elő a bór-nitridet (BN) és a szilícium-nitridet (), azonban a termékek általában szennyezettek és amorfak.
Kristályos mintákat állítottak elő ammónium-klorid és hexaklórciklotrifoszfazén vagy foszfor-pentaklorid reakciójával. (NPCl2)3 +2 NH4Cl ->P3N5 +8 HCl 3 PCl5 +5 NH4Cl ->P3N5 +20 HCl A -et előállították 20-25 °C-on is foszfor-triklorid és nátrium-amid reakciójával. 3 PCl3 + 5 NaNH2 -> P3N5 + 5 NaCl + 4 HCl + 3 H2
Reakciók A kevésbé stabil a BN-nél vagy a -nél, 850 °C felett elemeire bomlik: P3N5 ->3 PN+N2 4 PN ->P4 +2 N2 Ellenáll a gyenge savaknak és bázisoknak, és oldhatatlan vízben, magasabb hőmérsékleten azonban hidrolizál -tá és -tá.
A trifoszfor-pentanitrid reagál lítium- és kalcium-nitriddel a megfelelő - és -vegyületeket képezve. Heterogén ammonolízisei imideket adnak, például -t és -et. E vegyületeket lehetséges szilárd elektrolitként és pigmentként írták le.
Szerkezet és tulajdonságok A trifoszfor-pentanitrid néhány polimorfja ismert. Az α‑ 11 GPa-nál kisebb nyomáson van jelen, efelett γ‑-dé válik. Ez 2000 K felett 67-70 GPa nyomáson δ--dé válik. Ez nyomáscsökkenésre nem γ‑ vagy α‑-dé alakul, hanem α′‑-dé.
Változat Sűrűség (g/cm3) α‑ 2,77α′‑3,11 γ‑ 3,65 δ‑ 5,27 (72 GPa) A trifoszfor-pentanitrid-változatok szerkezetét egykristály-röntgendiffrakcióval határozták meg. Az α‑ és az α′‑ tetraéderekből áll 2 és 3 koordinációs számú nitridekkel, a γ- és poliéderekből áll, a δ- közös csúccsal, illetve éllel rendelkező oktaéderekből áll. A δ- a legkevésbé összenyomható trifoszfor-pentanitrid, kompressziós modulusa 313 GPa.
Lehetséges alkalmazások A trifoszfor-pentanitridnek nincs köznapi használata, azonban getteranyagként használatos lámpákban, az 1960-as évek végén felváltva a vörösfoszfor-tartalmú keverékeket. A szálak -szuszpenzióba kerülnek lámpába zárás előtt. Ezután a pumpán a lámpát megvilágítják, így a vegyület elemeire bomlik. Ennek nagy részét eltávolítják, de elég -gőz marad a lámpában maradt oxigénnel való reakcióhoz. Ha a gőznyomása elég kicsi, vagy töltőgáz kerül be zárás előtt, vagy ha a vákuum a kívánatos, a lámpát ekkor zárják le. A magas bomlási hőmérséklete lehetővé teszi a zárógépek gyorsabb és nagyobb hőmérsékletű működését, mint vörösfoszfornál lehetséges.
A hasonló halogéntartalmú polimerek, például a brómfoszfonitril-trimer (, olvadáspontja 192 °C) és -tetramer (, olvadáspontja 202 °C) is lámpagetterek volfrám-halogén lámpákban, ahol getterként és precíz halogénadagolásban is működnek.S. T. Henderson and A. M. Marsden, Lamps and Lighting 2nd Ed., Edward Arnold Press, 1975,
A trifoszfor-pentanitridet félvezetőként is vizsgálták, különösen fém-szigetelő-félvezető eszközök kapuszigetelőjeként.
A pirotechnikában bizonyos előnyei vannak a gyakran használt vörösfoszforhoz képest, nagyrészt nagyobb stabilitása miatt. A vörösfoszfortól eltérően a biztonságosan keverhető erős oxidálószerekkel, még kálium-kloráttal is. Bár e keverékek akár 200-szor gyorsabban is éghetnek a vörösfoszforos keverékeknél, jobban ellenállnak az ütésnek és a súrlódásnak. Ezenkívül sokkal ellenállóbb a hidrolízisnek a vörösfoszfornál, így keverékei hosszabban tárolhatók.
Szabadalmak is készültek a trifoszfor-pentanitrid tűzoltásra való használatáról. Jegyzetek
Fordítás
Kapcsolódó szócikkek Foszfor-nitrid
Kategória:Szervetlen foszforvegyületek Kategória:Nitridek