五氮化三磷

五氮化三磷是一种无机化合物，化学式 P3N5。它是磷的一种氮化物。虽然已经对其各种应用进行了研究，但这并没有导致五氮化三磷有任何重要的工业用途。它是一种白色固体，尽管样品经常因杂质而呈现其它颜色。

五氮化三磷
IUPAC名
Triphosphorus pentanitride
别名 氮化磷
氮化磷(V)
识别
CAS号 12136-91-3
EINECS 235-233-9
性质
化学式 P3N5
162.955 g·mol⁻¹
外观 白色固体
密度 α-P3N5：2.77 g/cm3
熔点 850 °C（1123 K）（分解）
溶解性（水） 不溶
相关物质
相关化学品 一氮化磷
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

制备

五氮化三磷可以由含有磷(V)的化合物和含有氮阴离子的化合物（例如氨和叠氮化钠）：[1]

3 PCl5 + 5 NH3 → P3N5 + 15 HCl
3 PCl5 + 15 NaN3 → P3N5 + 15 NaCl + 5 N2

据称，磷和氮的反应会产生五氮化三磷。[2]类似的方法可以用来制备氮化硼 (BN) 和氮化硅 (Si3N4)，不过产物通常是不纯和无定形的。[1][3]

五氮化三磷晶体可以由氯化铵和六氯环三氮磷烷[4]或五氯化磷反应而成：[1]

(NPCl2)3 + 2 NH4Cl → P3N5 + 8 HCl
3 PCl5 + 5 NH4Cl → P3N5 + 20 HCl

室温下，P3N5 也可以由三氯化磷和氨基钠反应而成。[5]

3 PCl3 + 5 NaNH2 → P3N5 + 5 NaCl + 4 HCl + 3 H2

反应

P3N5的热稳定性比 BN 和Si3N4低，在超过 850 °C时分解：[1]

P3N5 → 3 PN + N2
4 PN → P4 + 2 N2

五氮化三磷不与弱酸、弱碱反应，不溶于水。它加热水解成(NH4)2HPO4 和NH4H2PO4。

五氮化三磷和氮化锂、氮化钙反应，产生 PN47− 和PN34−离子。异相氨解会产生像是 HPN2 和HP4N7的亚氨基化物。有人提出，这些化合物可用作固体电解质和颜料。[6]

结构和性质

五氮化三磷的多种同质异形体是已知的。α‑P3N5是标准情况下，五氮化三磷的形式。加压到6 GPa时，会转变成γ‑P3N5。计算化学显示第三种五氮化三磷的结构 δ‑P3N5会在约 43 GPa 时出现，为蓝晶石结构。[7]

结构密度(g/cm3)
α‑P3N52.77
γ‑P3N53.65
δ‑P3N54.02

α‑P3N5 的结构已通过单晶X射线衍射确定，里面含有PN4四面体和二或三配位的氮离子。[8]

参见
  • 聚磷氮烯

参考资料
  1. Schnick, Wolfgang. (PDF). Angewandte Chemie International Edition in English. 1 June 1993, 32 (6): 806–818 [2021-07-25]. doi:10.1002/anie.199308061. （原始内容 (PDF)存档于2017-08-13）.
  2. Vepřek, S.; Iqbal, Z.; Brunner, J.; Schärli, M. . Philosophical Magazine B. 1 March 1981, 43 (3): 527–547. Bibcode:1981PMagB..43..527V. doi:10.1080/01418638108222114.
  3. Meng, Zhaoyu; Peng, Yiya; Yang, Zhiping; Qian, Yitai. . Chemistry Letters. 1 January 2000, 29 (11): 1252–1253. doi:10.1246/cl.2000.1252.
  4. Schnick, Wolfgang; Lücke, Jan; Krumeich, Frank. . Chemistry of Materials. 1996, 8: 281–286. doi:10.1021/cm950385y.
  5. Chen, Luyang; Gu, Yunle; Shi, Liang; Yang, Zeheng; Ma, Jianhua; Qian, Yitai. . Inorganic Chemistry Communications. 2004, 7 (5): 643. doi:10.1016/j.inoche.2004.03.009.
  6. Schnick, Wolfgang. . Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elements. 1993, 76 (1–4): 183–186. doi:10.1080/10426509308032389.
  7. Kroll, P; Schnick, W. . Chemistry. 2002, 8 (15): 3530–7. PMID 12203333. doi:10.1002/1521-3765(20020802)8:15<3530::AID-CHEM3530>3.0.CO;2-6.
  8. Horstmann, Stefan; Irran, Elisabeth; Schnick, Wolfgang. . Angewandte Chemie International Edition in English. 1997, 36 (17): 1873–1875. doi:10.1002/anie.199718731.
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