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三氯化氮

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中文名称;三氯化氮

外文名称;nitrogen trichloride

别名;三氯胺,一氮化三氯

化学式;NCl₃

分子量;120.365

CAS登录号;10025-85-1

熔点;-40 ℃

沸点;71 ℃

三氯化氮(nitrogen trichloride),也称为三氯胺,无机化合物,化学式是NCl3,分子量是120.37。为黄色、油状、具有刺激性气味的挥发性有毒液体,沸点为71℃,极不稳定。

若置于(NH4)2SO4溶液中并放在暗处,可以保存数日。三氯化氮的性质很活泼,很容易水解生成氨和次氯酸。强氧化剂。

常见于在氨的衍生物与氯的反应的副产物。纯的NCl3是非常活泼的。把自来水用一氯胺消毒,就会有少量三氯化氮产生。[1]

物理性质

三氯化氮在常温下为黄色粘稠的油状、挥发性有毒液体,有刺激性气味。熔点为-40℃,沸点为71℃。密度为1.65g/cm3(20℃)。可溶于氯仿、四氯化碳、苯、二硫化碳、乙醇。

化学性质

NCl3易水解:

NCl3(l) + 3H2O(l) === NH3(aq) + 3HClO(aq)

这表明三氯胺中,氮的氧化数为-3,氯的化合价为+1,因此NCl3实际是氮化物而非氯化物

NCl3中+1价的氯使其具有强氧化性,如:它可以氧化ClO2-(亚氯酸根):

NCl3+6ClO2-+3H2O═══6ClO2+3Cl-+3OH-+NH3

NCl3极不稳定,稍加震动或光照就会发生爆炸性分解。

2NCl3(l) ===Lv=== N2(g)+3Cl2(g)

计算化学数据

1.疏水参数计算参考值(XlogP):2.6

2.氢键供体数量:0

3.氢键受体数量:1

4.可旋转化学键数量:0

5.互变异构体数量:无

6.拓扑分子极性表面积3.2

7.重原子数量:4

8.表面电荷:0

9.复杂度:8

10.同位素原子数量:0

11.确定原子立构中心数量:0

12.不确定原子立构中心数量:0

13.确定化学键立构中心数量:0

14.不确定化学键立构中心数量:0

15.共价键单元数量:1

制备

在铵盐溶液中通入Cl2得到NCl3水溶液,反应的化学方程式是:NH4Cl+3Cl2 === NCl3+4HCl。

由NH3和过量的Cl2反应制得。也可用Cl2或次氯酸与NH3、铵盐反应可得到NCl3,但必须是在酸性条件下,碱性或中性条件下得不到NCl3。在水溶液中,氨分子中的氢可被氯取代生成3种氯取代物NH3-nCln(n=1~3),它们之间存在的平衡反应与溶液的pH有关。要使NCl3显著生成,条件是pH<4.5。从pH=4.6到盐酸浓度6.8mol·L-1 的范围内,在其他条件相同时,盐酸浓度接近1mol·L-1 时生成NCl3的量最大;当c(HCl)>5mol·L-1 时,NCl3生成的量很少;在弱酸介质中(pH1~6),NCl3反应产率为30%~70%;在pH>10或c(HCl)>6mol·L-1 条件下,没有NCl3生成。

在1L的三颈烧瓶中加入600mL 10%的(NH4)2SO4溶液和225mL含10%~12% CCl4的CHCl3混合物。分别装上气体导入管和导出管,导出管通到装有NaOH溶液的吸收瓶中。将烧瓶放在冰水浴中,然后通入氯气约20L(可由60g KMnO4与300mL浓盐酸制取或钢瓶装氯气)并不时摇荡烧瓶。分出CHCl3层,并用5%的(NH4)2SO4溶液洗涤多次后用无水氯化钙将CHCl3溶液干燥,此溶液约含12% NCl3。反应原理为 NH3+3Cl2 === NCl3+3HCl。

性质与稳定性

淡黄色油状液体,沸点71℃,极不稳定。若置于(NH4)2SO4溶液中并放在暗处,可以保存数日。

用途

用于漂白,也用于柠檬等水果的熏蒸处理。

本品对呼吸道、眼和皮肤有强烈刺激性。人接触本品较高浓度,可发生粘膜充血、声哑、呼吸道刺激甚至窒息,恢复过程较慢。经口食入有高度毒性。

燃爆危险

不燃,具爆炸性,高毒,具强刺激性, 对热、震动、撞击和摩擦相当敏感,极易分解发生爆炸。

发展历史

三氯化氮非常容易爆炸,对光、热和有机化合物都非常敏感。Pierre Louis Dulong在1812年首先制得三氯化氮,在制备的过程中丢掉了两个手指和一只眼睛。汉弗里·戴维也因制备三氯化氮而导致视力受损,因此雇用迈克尔·法拉第作为合作者。比利时的研究人员报告,NCl3和儿童哮喘病病例的上升有潜在的联系。

参考来源

化学学习——氯及含氯化合物的性质

参考资料

  1. 什么是氯化氮,360问答 , 2016年5月30日