Il nitruro di fosforo o nitruro di fosforo(III) è un composto inorganico binario di fosforo e azoto, la cui formula molecolare è PN ed è il più semplice dei nitruri di fosforo. La struttura di Lewis per una molecola come questa prevede un triplo legame tra P e N e una coppia solitaria su ciscuno di essi (:P≡N:). La molecola è pertanto isoelettronica di valenza con N2 e P2, ma anche con CO, SiO, NO+ e CN−; in essa il fosforo è allo stato di ossidazione +3.
È stato il primo composto del fosforo ad essere stato scoperto nel mezzo interstellare. Questa molecola è stata inoltre rivelata nelle atmosfere di Giove e Saturno.
Proprietà e struttura Data la differenza di elettronegatività (Δχ = 0,9) tra i due elementi, il legame è di tipo covalente polare, con l'atomo N parzialmente negativo e quello di fosforo parzialmente positivo e quindi con una percentuale di carattere ionico nel legame covalente. Questo comporta per la molecola (simmetria C∞v) un momento di dipolo che risulta essere molto alto, μ = 2,751 D (1,86 D per H2O). La lunghezza del legame P-N nella molecola è 149,1 pm e corrisponde al valore calcolato per un triplo legame tra P e N (150 pm).
Questa molecola è di per sé molto poco stabile termodinamicamente, la sua formazione dagli elementi è alquanto endotermica: ΔHƒ° = +104,78 kJ/mol. Oltre questo, è estremamente instabile cineticamente in quanto in condizioni ambiente tende a polimerizzare velocemente e per questo il nitruro di fosforo si presenta in forma di polimeri (-PN-)x, che risultano incolori. La forma polimera è probabilmente costituita da lunghe catene, i cui orientamenti spaziali non si conoscono. Sono noti anche polimeri contenenti un eccesso di azoto, di colori che vanno da giallo a marrone, con formule minime intermedie tra PN e P3N5.
La forma monomera esiste in quantità macroscopiche solo a temperature elevate oppure in forma gassosa molto diluita, dispersa in matrici di argon o kripton a bassisima temperatura, nelle quali è stata trovata intorno a 10 K (−263,1 °C).
Sintesi, esperimenti e teoria Per la sua energia di dissociazione bassa (rispetto a N2) il nitruro di fosforo reagisce più facilmente con altre molecole.
Il pentanitruro di trifosforo si decompone intorno a 800 °C in PN ed N2.
P3N5 -> N2 + 3 PN
Il monomero PN è metastabile e può subire una disproporzione in P2 e N2:
2 PN -> N2 + P2 + 196 kJ
Diverse reazioni sono state condotte in laboratorio tra cui riportiamo le due seguenti:
P* + *N3 -> N2 + PN
P + *NO -> PN + O*
Inoltre, recentemente è stato condotto un ampio studio di riferimento sulle proprietà strutturali, elettroniche e spettrali secondo calcoli quantomeccanici ai livelli HF, DFT ed anche CCSD.
Note
Voci correlate Pentanitruro di trifosforo
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