Stickstoff(I)-fluorid

Stickstoff(I)-fluorid ist eine chemische Verbindung bestehend aus den Elementen Stickstoff und Fluor mit der Summenformel N₂F₂ und zählt zu den Stickstoffhalogeniden. In der Verbindung besitzt Stickstoff die Oxidationsstufe +1.

Darstellung

Stickstoff(I)-fluorid kann aus der thermischen Zersetzung von Fluorazid erhalten werden. Hierbei zersetzt sich Fluorazid zu Stickstoff(I)-fluorid und molekularem Stickstoff.

$\mathrm{2}{\mathrm{N}}_{\mathrm{3}}\mathrm{F}\stackrel{\mathrm{\Delta }T}{\to }\mathrm{2}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}$

Ein weiterer Syntheseweg besteht in der Umsetzung von Difluoramin mit Kaliumfluorid.

$\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{K}\mathrm{F}\mathrm{⟶}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\cdot }\mathrm{K}\mathrm{F}$$\mathrm{⟶}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{K}\mathrm{H}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}$

Ebenfalls möglich ist die Reaktion von Natriumazid mit Fluor, bei der sich ebenfalls Stickstoff(III)-fluorid bildet.

$\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}{\mathrm{N}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{⟶}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{F}$

Alternativ erfolgt die Darstellung über Photolyse von Tetrafluorhydrazin mit Brom:

$\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{F}{\phantom{A}}_4\underset{\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2}{\overset{\mathrm{h}\mathrm{v}}{\to }}\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{F}{\phantom{A}}_2+\mathrm{N}\mathrm{e}\mathrm{b}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{p}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{d}\mathrm{u}\mathrm{k}\mathrm{t}\mathrm{e}$

Eigenschaften

Stickstoff(I)-fluorid ist bei Raumtemperatur ein farbloses Gas mit einem Geruch ähnlich dem von Stickstoffdioxid, das über 300 °C in die Elemente zerfällt. Es existieren die cis- und die trans-Form als Isomere, die miteinander im thermodynamischen Gleichgewicht stehen. Die cis-Form ist hierbei das energetisch günstigere Isomer und liegt bei 25 °C zu 90 % vor. Die Verbindung reagiert mit Fluor unter Bildung von Stickstoff(III)-fluorid. Es ist gegen saure und alkalische Hydrolyse vollkommen beständig, wird jedoch von saurer Kaliumiodid-Lösung zersetzt.

Der Abstand zwischen beiden Stickstoffatomen entspricht dem einer Doppelbindung (120,9 pm im cis-, 122,4 pm im trans-Isomer). Die N-F-Bindungslänge beträgt 140,9 pm für das cis- und 139,8 pm für das trans-Isomer, was der erwarteten Bindungslänge für eine Einfachbindung entspricht.