五フッ化窒素(ごフッかちっそ、)は、化学式で表される窒素とフッ素からなるである。五フッ化リンなどの周期表で窒素の下に位置する原子の五フッ化物に基づき、存在が仮定されている。五フッ化窒素分子の仮説上のモデルは、三方両錐形分子構造をとり対称群D3hに含まれる共有結合性分子か、もしくはイオン性固体である(フッ化テトラフルオロアンモニウム)が提唱されている。

イオン性固体 他にも様々なテトラフルオロアンモニウム塩が知られており、他のアンモニウムイオンのフッ化物塩も同様である。

1966年に、W. E. Tolbergは初めて5価の窒素とフッ素を含む化合物、テトラフルオロアンモニウム化合物であるヘキサフルオロアンチモン(V)酸テトラフルオロアンモニウムおよびヘキサフルオロヒ酸(V)テトラフルオロアンモニウムを合成した。1971年、C. T. Goetschelはの合成を発表し、フッ化テトラフルオロアンモニウムと仮定された白色の固体の合成にも成功したと発表された。これは、77 Kにおいて三フッ化窒素とフッ素に3 MeVの電子を照射することで合成された。143 Kを超えると、再びこれらの反応物に分解する。理論研究からも、このイオン性化合物が分解して三フッ化窒素およびフッ素気体に分解する可能性が高いことが示された。

Karl O. Christeは、ヘキサフルオロニッケル(IV)酸ビス(テトラフルオロアンモニウム)を合成した。彼はまたマンガンの化合物、フルオロウラン酸、過塩素酸テトラフルオロアンモニウム、フルオロ硫酸テトラフルオロアンモニウム、トリフルオロジアゼニウム塩も合成した。彼は、とフッ化セシウムCsFの20 ℃のフッ化水素溶媒中における複分解によりの合成を試みた。しかし、合成されたのはフッ化水素酸二フッ化テトラフルオロアンモニウムであった。常温では乳白色の液体であるが、冷却することでペースト状となり、-45 ℃では、白色の固体となる。再び加熱すると発泡し、気体のフッ素、フッ化水素、三フッ化窒素が生成される。この化合物のCAS登録番号は、71485-49-9であるTetrafluoroammonium bifluoride。

I. J. Solomonは、五フッ化窒素がの熱分解により得られると考えていたが、実験の結果五フッ化窒素は生成されなかった。

Dominik Kurzydłowski、Patryk Zaleski-Ejgierdらは、10~33 GPaの圧力下のフッ素と三フッ化窒素の混合物が、空間群R3mに分類されるを形成すると予測した。これは、高圧酸化であり、33 GPaを超えると、化学式で表される安定なイオン化合物(フッ化ヘキサフルオロ硝酸(V)ビス(テトラフルオロアンモニウム))が生成される。さらに151 GPaを超えると、空間群P4/nに分類される(ヘキサフルオロ硝酸(V)テトラフルオロアンモニウム)が生成されると予測されている 。分子は、いずれの圧力条件下においても不安定である。

共有結合性分子

分子が形成されるためには、5つのフッ素原子が窒素原子のまわりに配置される必要がある。典型的な窒素-フッ素共有結合の結合長にはそのための十分な空間がなく、少なくともいくつかの結合がより長くなければならない。計算によれば、断片化によってとFラジカルを形成する分裂反応の遷移状態障壁は、約であり、この過程はの発熱を伴う熱力学的に有利な反応である。 五フッ化窒素は、オクテット則(8つの最外殻電子を持つ化合物が特に安定であるという法則)にも反している。

脚注