Nitruro di fosforo

Nitruro di fosforo
Struttura 2D di Lewis della molecola PN
Struttura 3D sfere-stecche della molecola PN Struttura 3D van de Waals della molecola PN
Nome IUPAC
Azanilidinfosfano[1][2]
Nomi alternativi
Mononitruro di fosforo Pentanitruro di fosforo
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	NP
Massa molecolare (u)	44.98[3]
Aspetto	Polimero incolore.
Numero CAS	17739-47-8 Immagine_3D
PubChem	117441
SMILES	N#P
Proprietà termochimiche
ΔfH^0 (kJ·mol^−1)	104.78[4]
S^0m(J·K^−1mol^−1)	211.14[4]
Indicazioni di sicurezza
Frasi H	--- [5]
Consigli P	---[5]

Il nitruro di fosforo è un composto inorganico con formula chimica PN. Contiene solo fosforo e azoto, questa molecola viene classificata come un nitruro binario con un triplo legame.

È stato il primo composto del fosforo ad essere scoperto nel mezzo interstellare.^[6] Questa molecola inoltre è stata rivelata nell'atmosfera di Giove e Saturno.^[7]

Struttura

Per la differenza di elettronegatività (0,4 < Δχ = 0,9 < 1,9) tra i due elementi il legame è di tipo covalente polare e quindi con una percentuale di legame ionico. La distanza del legame nella molecola è 149,1 pm e corrisponde al valore calcolato per un triplo legame (150 pm).^[8]

La forma monomerica esiste solo a temperature più elevate. Mentre la forma polimerica è probabilmente costituita da lunghe catene, i cui orientamenti spaziali sono molto diversi. La PN forma polimeri incolori. Sono anche noti polimeri da gialli a marroni con un eccesso di azoto, la cui stechiometria si trova tra PN e P₃N₅.^[9]

Sintesi, esperimenti e teoria

Il nitruro di fosforo reagisce con altre molecole dovuto alla sua energia di dissociazione bassa (rispetto l'N₂) e al suo piccolo momento di dipolo elettrico (per la molecola N₂ il momento di dipolo è 0 D).

Il pentanitruro di trifosforo si decompone a 800 °C in PN ed N₂.^[8]

${\displaystyle {\ce {P3N5 -> N2 + 3 PN}}}$

Il monomero PN è metastabile subendo una disproporzione in P₂ e N₂:

${\displaystyle {\ce {2 PN -> N2 + P2 + 196 kJ}}}$

Diverse reazioni sono state condotte in laboratorio tra cui riportiamo le due seguenti:^[10][11]

${\displaystyle {\ce {P + *N3 -> N2 + PN}}}$

${\displaystyle {\ce {P + NO -> PN + O*}}}$

Inoltre recentemente è stato condotto un ampio studio di riferimento sulle proprietà strutturali, elettroniche e spettrali secondo la HF, la DFT ed anche la tecnica CCSD.^[12]

Note

1. (EN) Nomenclature of Inorganic Chemistry (IUPAC Recommendations 2005). 6ed, Cambridge (UK), RSC/IUPAC (2005). ISBN 0-85404-438-8. Versione elettronica.
2. (EN) PubChem Compound, Phosphorous nitride - Compound Summary, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov, National Center for Biotechnology Information, 8 Agosto 2005. URL consultato il 3 Marzo 2020.
3. (EN) IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights., Atomic weights of the elements 2017, su Queen Mary University of London.
4. (EN) Chase, M.W., Jr., NIST-JANAF Themochemical Tables 4°ed, in J. Phys. Chem. Ref. Data, Monografie 9, 1998, pp. 1-1951.
5. (IT) Questa sostanza non è stata ancora classificata in termini di pericolosità o una fonte attendibile e stimabile non esiste.
6. (EN) Turner B. E.; John Bally, Detection of interstellar PN - The first identified phosphorus compound in the interstellar medium, in Astrophys. J., vol. 321, n. 1, 1987, pp. L75-L79, Bibcode:1987ApJ...321L..75T, DOI:10.1086/185009.
7. (EN) Viana Rommel B.; Priscila S.S. Pereira, A quantum chemical study on the formation of phosphorus mononitride, in Chem. Phys., vol. 363, n. 1-3, 2009, pp. 46-58, Bibcode:2009CP....363...49V, DOI:10.1016/j.chemphys.2009.07.008.
8. (EN) A. F. Holleman E. Wiberg, Inorganic Chemistry, a cura di N. Wiberg, traduzione di M. Eagleson e W. Brewer, San Diego/Berlino, Academic Press/De Gruyter, 2001, ISBN 0-12-352651-5.
9. (DE) Meyer, R.J., Phosphor: Teil C. Die Verbindungen des Phosphors, in Gmelin Handbook of Inorganic and Organometallic Chemistry, 8ª ed., Berlin, Heidelberg, Springer, 2013, ISBN 9783662115510.
10. (EN) Henshaw, T.L.; MacDonald, M.A.; Stedman, D.H.; Coombe, R.D., The P(4Su) + N3(2πg) reaction: Chemical generation of a new metastable state of PN, in J. Phys. Chem., vol. 91, n. 11, 1987, pp. 2838-2842, DOI:10.1021/j100295a037.
11. (EN) Clyne, Michael A. A.; Ono, Yoko, Kinetic studies of ground-state phosphorus atom, in J. Chem. Soc., vol. 78, n. 8, 1982, pp. 1149-1164, DOI:10.1039/F29827801149.
12. (EN) Kupka, Teobald; Leszczyńska, Małgorzata; Ejsmont, Krzysztof; Mnich, Adrianna; Broda, Małgorzata; Thangavel, Karthick; Kaminský, Jakub, Phosphorus mononitride: A difficult case for theory, in Int. J. Quantum Chem., vol. 119, n. 24, 2019, DOI:10.1002/qua.26032.

Voci correlate

• Pentanitruro di trifosforo

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