叠氮化合物

叠氮化合物
识别
CAS号	14343-69-2
性质
化学式	N−; 3
摩尔质量	42.02 g·mol⁻¹
	若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

叠氮化合物（英文：azides，hydrazoates，trinitride）在无机化学中，指的是含有叠氮根离子的化合物（ ${\ce {N3^-}}$ ）；在有机化学中，则指含有叠氮基（ ${\ce {-N3}}$ ）的化合物。

叠氮根离子

叠氮根离子为並非直线型结构，不論是離子型態抑或是有機物皆有微微彎曲(約172°)，属 ${\text{D}}_{\infty {\text{h}}}$ 点群，价电子数为16，和 ${\ce {NCN^2-}}$ 离子、 ${\ce {CNO^-}}$ 离子、 ${\ce {NCO^-}}$ 离子， ${\ce {CO2}}$ 分子是等电子体。叠氮根离子的化学性质类似于卤离子，例如白色的 AgN₃ 和 Pb(N₃)₂ 难溶于水。作为配体能和金属离子形成一系列配合物，如 ${\ce {Na2[Sn(N3)6]}}$ 、 ${\ce {Cu(N3)2(NH3)2}}$ 等^[1]。

无机叠氮化物

绝大多数叠氮化物进行爆炸分解，但也可通过热化学、光化学或放电法使其缓慢分解。爆炸分解的结果是产生相应的单质，分解热即相当于该化合物的标准生成焓。

有些分解产生氮化物：

{\ce {3LiN3 -> Li3N + 4N2 ^}}

叠氮化氢的热分解若在1000^oC及低压条件下进行，产物收集在用液氮冷却的表面上，可產生氮、氫以及四氮烯：

{\ce {6HN3 -> 7N2 + H2 + (NH)4}}

碱金属叠氮化物并不爆炸，只是缓慢分解：

{\ce {2NaN3 -> 2Na + 3N2 ^}}

重金属叠氮化物的分解是由于叠氮根离子的激发，结果一个电子跃迁到导带，产生叠氮基。基态的叠氮基解离成基态的N和N₂是选律禁阻的，解离成激发态的N和N₂虽是选律允许的，但需要259kJ/mol的能量，因此在常温下并不重要。两个叠氮基之间的相互作用也是选律允许的，并且是个放热的的过程，因此可以认为这一步在固体离子型叠氮化物的分解中是重要的一步。

叠氮化物迅速分解能导致爆炸点火或起爆，但原因尚不清楚。

叠氮化钠被用于汽车的安全气囊内，叠氮化铅被用作起爆剂。

叠氮根配位化合物

叠氮根离子可以以端基或橋基的方式与金属离子相结合：

已知端基配位的较多，桥式的较少。

有机叠氮化合物

有机叠氮化合物的端基碳具有亲核性，并且不稳定容易放出氮气。Curtius重排反应即经过酰基叠氮中间体。

有些叠氮化合物是1,3-偶极体，可进行环加成反应。

应用

每年大约有250吨叠氮化合物被生产出来，其中主要是叠氮化钠。^[2]

起爆剂与推进剂

叠氮化钠是汽车安全气囊中的推进剂。加热时，叠氮化钠分解产生氮气，以将气囊迅速撑开：^[2]

${\ce {2NaN3 -> 2Na + 3N2}}$

一些重金属叠氮物，例如叠氮化铅（ ${\ce {Pb(N3)2}}$ ），是对震动敏感的起爆剂，它们会分解成对应的金属和氮气：^[3]

${\ce {Pb(N3)2 -> Pb + 3N2}}$

叠氮化银和叠氮化钡也有类似的应用。有些有机叠氮化合物可能可以用作火箭推进剂，比如2-二甲基氨基乙基叠氮化物（DMAZ）。

其他应用

由于叠氮化物的使用具有很高的危险性，即使它们有特殊的反应活性，也很少在商业中使用。

参考资料

^ 刘新锦等.无机元素化学(第二版) 氮族元素.北京:科学出版社.2010.01 ISBN 978-7-03-026399-5
^ ^2.0 ^2.1 Jobelius, Horst H.; Scharff, Hans-Dieter. Hydrazoic Acid and Azides. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA (编). Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. 2000-06-15: a13_193. ISBN 978-3-527-30673-2. doi:10.1002/14356007.a13_193 （英语）.
^ Shriver and Atkins. Inorganic Chemistry (Fifth Edition). New York: W. H. Freeman and Company. : 382.