Frage:
Warum existiert N (OH) 3 nicht?
Aniruddha Deb
2020-02-04 15:22:14 UTC
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Die Hydrolyse von Tetrahalogeniden der Gruppe 15 liefert ihre Hydroxide über einen $ \ ce {S_ {N ^ 2}} $ span> -Mechanismus: $$ \ ce {PCl3 + 3H2O -> H3PO3 + 3HCl} $$ span> Stickstofftrichlorid liefert jedoch einen anderen Satz von Produkten, wobei das Trihydroxid nicht wie erwartet gebildet wird. $$ \ ce {NCl3 + 3H2O -> NH3 + 3HOCl} $$ span>

Ein wenig Recherche führte mich zu genau dieser Frage ( mit 2 unbefriedigenden Antworten) und diesem Artikel, der behauptet, dass er existiert, aber ich kann ihn nicht lesen. Warum existiert $ \ ce {N (OH) 3} $ span> nicht?

Ein anderer Gedanke in ähnlicher Richtung ist die Existenz von Gem-Diolen im Allgemeinen, die ziemlich instabil sind, sowie $ \ ce {C (OH) 4} $ span>, die nicht als zu existieren scheinen Gut. Ist dies eine abnormale Eigenschaft von Elementen der Periode 2? Alle anderen Elemente in Gruppe 14 und 15 bilden stabile Hydroxide, während die ersten Mitglieder dies nicht zu tun scheinen.

Sie verwechseln zwei völlig unterschiedliche und nicht miteinander verbundene Fragen.Die Richtung der Hydrolyse wird durch den Unterschied in der Elektronegativität bestimmt.Warum endet die Hydrolyse von PCl3 nicht in PH3 und HOCl?Dies ist ** nicht **, da PH3 oder HOCl nicht existieren;in der Tat tun sie beide.Warum dann?
Wenn Sie sagen, dass ein Molekül wie $ \ ce {N (OH) 3} $ nicht existiert, müssen Sie auch angeben, unter welchen Bedingungen.$ \ ce {N (OH) 3} $ existiert in wässriger Lösung sicherlich nicht, aber im freien Raum wahrscheinlich.
Was Sie als $ \ ce {H3PO3} $ [rendern, ist auch nicht überwiegend $ \ ce {P (OH) 3} $] (https://en.wikipedia.org/wiki/Phosphorous_acid).In Gruppe 15 muss man zu Arsen gehen, um unter normalen Laborbedingungen überwiegend das Hydroxid zu erhalten.
Selbst wenn Sie es schaffen könnten, würde es sich nicht einfach in [salpetrige Säure] (https://en.wikipedia.org/wiki/Nitrous_acid) und Wasser zersetzen?Ich habe nicht nachgerechnet, aber ich würde erwarten, dass die Zersetzung sowohl energetisch als auch entropisch günstig ist, und ich bezweifle, dass die kinetische Barriere hoch genug ist, um sie bei normalen Labortemperaturen zu verhindern.
Zu sagen, dass es nichts gibt, ist eine große Aussage.Ich denke, eine H3NO3-Säure (die voller Einfachbindungen ist) könnte theoretisch existieren, nur nicht so stabil wie etwas wie HNO3 (mit stabilisierter Resonanzstruktur) und wird daher unter normalen Bedingungen nicht bevorzugt.P und O sind wegen der längeren Bindungslänge weniger günstig, um eine Doppelbindung zu bilden.
Selbst nachdem ich all diese großartigen Antworten gelesen habe, verstehe ich immer noch nicht, warum Na3PO3 nicht existiert / nicht existieren kann.
@undefined Ich nehme an, Sie meinten Na3NO3.Wie auch immer, es gibt kein solches $ \ ce {{NO_3} ^ {3 -}} $ -Ion.Das Na3NO3, das wir sehen, ist ein Oxid-Nitrat-Salz $ \ ce {Na3 [NO2-] O} $, das Nitrit-Ionen enthält.Siehe diesen Artikel: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.197603762
@NilayGhosh Es tut mir leid, ja das, was ich meinte.Vielen Dank für Ihre Antwort.Ich verstehe, was du meinst, aber was ich nicht ganz verstehe, ist, warum gibt es kein solches Ion?Ihr verlinkter Artikel befindet sich leider hinter einer teuren Paywall, daher kann ich ihn nicht lesen
@undefined ist die Kristallstruktur auf Na3NO3 [hier] angegeben (https://books.google.com/books?id=InAoDwAAQBAJ&pg=PA183&lpg=PA183&dq=na3no3+not+an+orthonitrite&source=bl&ots=lyC_8JiUcU2CU2CU2CU2CU2CU2CU2CU2CU2CU2CU2Cu2CU2CU2CU2CU2CU2CU2CU2CU2X & ved = 2ahUKEwjX9tin5d3oAhUJOs0KHc4EARUQ6AEwBnoECAkQAQ # v = onepage & q = na3no3% 20not% 20an% 20orthonitrite & f = false).Grundsätzlich ist es ein Doppelsalz, das gewöhnliche Nitrit- und Oxidionen enthält.
Fünf antworten:
Oscar Lanzi
2020-02-04 19:34:11 UTC
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Obwohl die Säure und ihre Salze unbekannt sind, wurden Orthonitritester gefunden, und zwar aus einer natürlichen Quelle [1]. Die Orthonitritfunktion, die dreiwertig und nicht einwertig ist wie Nitrat, wird in einen Makrocyclus eingebaut, der seine Zersetzung behindert.

Das folgende Bild stammt aus Lit. 1.

Referenz:

1. Leanne Murray, * Tang K. Lim, * Graeme CurrieB und Robert J., "Aplidites (AG): Makrocyclische Orthonitriten aus einer australischen Tunika, Aplidium sp. ", Aust. J. Chem. , 1995, 48, 1253-1266. Link enter image description here

Es gibt mehrere Dutzend strukturell charakterisierter μ₃-Nitrato-Metallkomplexe, so dass es wahrscheinlich nicht nötig ist, so exotisch zu werden :)
Vielleicht sind die Nitrato-Komplexe je nach Ihrer Sichtweise die exotischeren.Die Referenz besagt, dass die Orthonitritfunktion "bisher nicht beschrieben wurde", was möglicherweise "... in der organischen Chemie" bedeutet.
@andselisk können Sie Amy Referenz (en) angeben?Die Google-Suche nach dem Ausdruck "mu3-nitrato-Komplexe" funktioniert bei mir nicht.Vielen Dank.
Los geht's: https://doi.org/10.1016/j.poly.2005.03.169;https://doi.org/10.1002/chem.201504799;https://doi.org/10.1016/j.cplett.2016.03.020;https://doi.org/10.1021/ja509214d;https://doi.org/10.1039/b903467f.
Vielen Dank, dass Sie @andselisk.Wenn ich Ladungen mit normalen oder artikelspezifischen Metalloxidationsstarren aufteile, stelle ich fest, dass jede $ \ ce {NO3} $ -Einheit nur $ -1 $ anstelle der erhofften $ -3 $ hat.Es ist, als ob eine kovalente Bindung und zwei ionische über die drei Bindungen (wie die $ \ ce {SF} $ -Bindungen in $ \ ce {SF6} $) delokalisiert wären, gegenüber drei getrennten kovalenten Bindungen wie in den Orthonitritestern / -alkaloiden vonmein Ref.[1].
Justanotherchemist
2020-02-04 16:03:00 UTC
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Nun, konzentrieren wir uns nicht auf Ihren Text, sondern auf die eigentliche Frage hier zu $ \ ce {N (OH) 3} $ span>. Ich kann Ihnen nur einige Ideen geben hier aber keine eindeutige Antwort.

Wann immer wir Tests für unsere Studenten im ersten Semester haben, gibt es einige, die vergessen haben, was ein Nitrat oder Salpetersäure ist. Da wir jedoch nach einem Nitrat als trivialem Namen fragen, ist auch ein ortho-Nitrat eine akzeptierte Antwort. Und viele Leute werden einfach versuchen, die Dinge mit $ \ ce {X (OH) _n} $ span> auszugleichen, bis es passt. In einem Test ist es nicht falsch, aber wir müssen über diese Verbindungen nachdenken.

Nehmen wir Silikate. Es gibt Orthosilikate, also Salze, die aus der Orthosilicinsäure $ \ ce {H4SiO4} $ span> oder $ \ stammen ce {Si (OH) 4} $ span>. Wenn Sie versuchen, diese Säure herzustellen, beginnt sie jedoch zu polymerisieren, während Wasser produziert wird. Der Grund dafür ist, dass Sie einen positiv geladenen $ \ ce {H ^ +} $ span> haben, der in der Nähe eines $ \ ce {Si ^ 4 +} $ span> -Zentrum in Ihrer $ \ ce {Si-OH} $ span> -Bindung. Daher reagieren zwei dieser Zentren auf so etwas wie $ \ ce {Si-O-Si + H2O} $ span>, bis sich so etwas wie eine Metasilicinsäure bildet.

Kehren wir nun zuerst mit $ \ ce {N ^ {+ 5}} $ span> zu unserer Salpetersäure zurück. Wir wissen, dass die Säure $ \ ce {HNO3} $ span> heißt. Wenn wir ein Wasser hinzufügen, erhalten wir die ortho-Salpetersäure $ \ ce {NO (OH) 3} $ span> oder $ \ ce {H3NO4} $ span>. Ähnlich wie bei den Orthosilikaten finden wir Beispiele wie die Verbindung $ \ ce {Na3NO4} $ span>, die formal das Salz der ortho-Salpetersäure sein könnte.

Wenn wir nun dasselbe für salpetrige Säure wollen $ \ ce {HNO2} $ span>, fügen wir nun Wasser hinzu $ \ ce {H3NO3} $ span> oder $ \ ce {N (OH) 3} $ span>. Existiert es? Nun, es gibt einen Salt $ \ ce {Na3NO3} $ span>. Das Problem ist, dass dies kein ortho-Nitrit ist, sondern ein Oxid-Nitrit $ \ ce {Na3 [NO2] O} $ span>.

Ich kann Ihnen jedoch nicht sagen, warum noch kein ortho-Nitrit gebildet wurde. Diese Orthosäuren sind einfach nicht sehr stabil.

Maurice
2020-02-05 02:51:05 UTC
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Es ist nicht nur Stickstoff, der mit der Formel $ \ ce {X (OH) 3} $ span> keine Orthosäure bildet. Das gleiche passiert mit Phosphor. Die Phosphorsäure $ \ ce {H3PO3} $ span> ist nicht $ \ ce {P (OH) 3} $ span >, mit drei äquivalenten $ \ ce {OH} $ span> -Gruppen, wie Sie vielleicht glauben. Diese Phosphorsäure hat ein H-Atom, das nicht neutralisiert werden kann. Seine Struktur wird besser durch $ \ ce {HPO (OH) 2} $ span> mit einem zentralen $ \ ce {P beschrieben } $ span> Atom, umgeben von einem $ \ ce {H} $ span>, einem $ \ ce {O} $ span> und zwei $ \ ce {OH} $ span> -Gruppen. Durch ein Hydroxid neutralisiert, kann es zwei Reihen von Salzen produzieren und nicht drei. Mit $ \ ce {NaOH} $ span> ergibt sich: $ \ ce {NaH2PO3} $ span>, $ \ ce {Na2HPO3} $ span>. $ \ ce {Na3PO3} $ span> existiert nicht.

Arsen, das nächste Element in Gruppe 15, bildet die Säure $ \ ce {H3AsO3} $ span> in Wasserlösung und normale Salze davon.

DavePhD
2020-02-06 02:13:23 UTC
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Die Frage setzt voraus, dass $ \ ce {N (OH) 3} $ span> nicht existiert.

Ab initio molekulardynamische Hinweise auf eine neue stabile symmetrische Cs-Struktur für N (OH) 3 Chemical Physics Letters Band 435, Seiten 34- 38 sagt:

Wir weisen darauf hin, dass sich nur sehr wenige Studien mit N (OH) 3 befasst haben und diese Studie im Zusammenhang mit ihrem möglichen Nachweis in der Gasphase relevant ist.

Siehe auch Eine neue nicht symmetrische N (OH) 3 -Spezies: Vergleich mit der C3-Spezies und der Thermochemie auf den Ebenen HF, DFT, MP2, MP4 und CCSD (T) der Theorie Journal of Molecular Structure: THEOCHEM , Band 802, Seiten 111-115.

Haben sie eine Tautomerisierung wie Phosphor / Phosphonsäure in Betracht gezogen?
@OscarLanzi nein, ich habe den vollständigen Text beider Artikel gelesen und sie erwähnen nichts, wo ein H an das N gebunden ist. Nur drei leicht unterschiedliche N (OH) 3 -Spezies, eine mit $ C_3 $ -Symmetrie, eine $ C_1 $,und ein $ C_s $.Der Artikel von J. Molecular Structure simuliert IR-Spektren und sagt: "... kann möglicherweise als Referenzdaten verwendet werden, um sie mit experimentellen IR-Ergebnissen zu vergleichen, die in naher Zukunft in der Gasphase erhalten wurden."
Big Pat Fienus
2020-02-06 06:43:40 UTC
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Wenn Sie in Periode 2 und 3 von links nach rechts wechseln, scheint die Wahrscheinlichkeit der Bildung stabiler Hydroxide zu sinken. Lithiumhydroxid, Borhydroxid, Indiumhydroxid weisen alle eine ziemlich gute Stabilität auf. Wenn der Atomradius abnimmt, kann erwartet werden, dass die elektronegativen Sauerstoffatome näher kommen. Sogar Salpetersäure nutzt Resonanz, um die Stabilität aufrechtzuerhalten.

Diese Frage wurde von der modernen Forschung formal nicht beantwortet.



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