Orthonitrat ist ein tetraedrisches Stickstoffanion mit der Formel NO₄³⁻ . Es wurde erstmals 1977 identifiziert [ 1 ] und ist derzeit nur in zwei Verbindungen bekannt: Natriumorthonitrat (Na₃NO₄ ) und Kaliumorthonitrat (K₃NO₄ ). Die entsprechende Oxosäure, Orthosalpetersäure ( H₃NO₄ ) , ist hypothetisch und wurde bisher nicht beobachtet. Natrium- und Kaliumorthonitrat können durch Schmelzen des Nitrats mit dem Metalloxid bei hohen Temperaturen [ 2 ] und idealerweise hohem Druck (mehrere GPa ) hergestellt werden . [ 3 ]

NaNO 3 + Na 2 O → Na 3 NO 4 (300 °C für 3 Tage) [ 4 ]

Die entstehenden Orthonitrate sind weiße Feststoffe, die extrem empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und CO₂ sind und sich bei Kontakt mit Luft innerhalb von Minuten in Hydroxide, Carbonate und Nitrate zersetzen. [ 1 ]

Na 3 NO 4 + CO 2 → NaNO 3 + Na 2 CO 3
Na 3 NO 4 + H 2 O → NaNO 3 + 2 NaOH

Das Orthonitrat-Ion ist tetraedrisch mit einer N–O-Bindungslänge von 139 pm, was unerwartet kurz ist und auf polare Wechselwirkungen als Ursache für die Bindungsverkürzung hindeutet. [ 4 ] Diese kurze Bindungslänge ähnelt der von hypervalenten Oxoanionen mit Elementen der dritten Periode wie PO₄³⁻ und SO₄²⁻ , für die zuvor pπ–dπ-Bindungen als Erklärung für die kurze Bindungslänge vorgeschlagen wurden. Da die 3d-Orbitale des Stickstoffs im Fall von Orthonitrat energetisch viel zu hoch liegen , um beteiligt zu sein, deutet die kurze N–O-Bindung in Orthonitrat darauf hin, dass pπ–dπ-Bindungen wahrscheinlich auch für die Bindungslängen dieser schwereren Anionen nicht die wichtigste Erklärung darstellen. [ 2 ]

Andere Stickstoffoxyanionen

Referenzen

  1. ^ a b Jansen, Martin (August 1977). „Nachweis eines Orthonitrats mittels Schwingungsspektroskopie: Na 3 NO 4 “. Angewandte Chemie International Edition in English . 16 (8): 534– 535. doi : 10.1002/anie.197705341 .
  2. ^ a b Jansen , Martin (31.08.1979). „Kristallstruktur von Na₃NO₄ “ . Angewandte Chemie International Edition in English . 18 (9): 698–699 . doi : 10.1002/anie.197906982 .
  3. Quesada Cabrera, R.; Sella, A.; Bailey, E.; Leynaud, O.; McMillan, PF (April 2011). „Hochdrucksynthese und Strukturverhalten von Natriumorthonig Na₃NO₄ “ ( PDF ) . Journal of Solid State Chemistry . 184 (4): 915–920 . Bibcode : 2011JSSCh.184..915Q . doi : 10.1016 /j.jssc.2011.02.013 .
  4. ^ a b Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2. Aufl.). Butterworth-Heinemann. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN 978-0-08-037941-8Die