Triphosphorpentanitrid ist eine anorganische chemische Verbindung des Phosphors aus der Gruppe der Nitride.

Gewinnung und Darstellung

Triphosphorpentanitrid kann durch Reaktion von Phosphorsulfidammoniakat P₄S₁₀·14 NH₃ mit Ammoniak oder Wasserstoff bei hohen Temperaturen gewonnen werden. Diese Methode wurde 1903 von Stock und Hoffmann erstmals verwendet. Ebenfalls möglich ist die Darstellung durch Reaktion von Phosphornitrilchlorid (PNCl₂)₃ mit Ammoniak bei 825 °C. Beide Umsetzungen verlaufen über mehrere Zwischenstufen.

Es kann auch durch Ammonolyse von Phosphorpentachlorid bei 780 °C gewonnen werden, wobei ein farbloses Gemisch aus α- und β-P₃N₅ entsteht.

${\displaystyle \mathrm {3\ PCl_{5}+5\ NH_{4}Cl\longrightarrow P_{3}N_{5}+20\ HCl} }$

Phasenrein entsteht α-Triphosphorpentanitrid bei der Pyrolyse von [P(NH₂)₄]I bei 825 °C.

${\displaystyle \mathrm {3\ [P(NH_{2})_{4}]I\longrightarrow P_{3}N_{5}+3\ NH_{4}I+4\ NH_{3}} }$

Eigenschaften

Triphosphorpentanitrid ist ein weißer, geruch- und geschmackloser Feststoff, der in allen Lösungsmitteln unlöslich ist. Im Vakuum zerfällt er bei hoher Temperatur in die Elemente. Er zersetzt sich beim Erhitzen mit Wasser im Einschmelzrohr auf 180 °C unter Bildung von Phosphorsäure und Ammoniak. Mit Sauerstoff reagiert er erst bei 600 °C. Ab 800 °C zersetzt sich die Verbindung zu Phosphor(III)-nitrid und Stickstoff.

${\displaystyle \mathrm {P_{3}N_{5}\longrightarrow 3\ PN+N_{2}} }$

Triphosphorpentanitrid kommt unter normalen Bedingungen in zwei Modifikationen vor. Die Raumnetzstruktur von α-Triphosphorpentanitrid (monoklin, Raumgruppe Cc (Raumgruppen-Nr. 9)Vorlage:Raumgruppe/9, a = 812,077 pm, b = 583,433 pm, c = 916,005 pm, β = 115,809°) aus PN₄-Tetraedern weist Ähnlichkeiten mit den Strukturen von Siliciumdioxid sowie Siliciumnitrid auf. Überraschenderweise tritt in α-Triphosphorpentanitrid jedoch auch eine Kantenverknüpfung von PN₄-Tetraedern auf. Die bei hohen Drücken und Temperaturen gewinnbare γ-Form (orthorhombisch, Imm2 (Nr. 44)Vorlage:Raumgruppe/44, a = 1287,2 pm, b = 261,31 pm, c = 440,03 pm) besteht aus tetraedrischen PN₄- und tetragonalen PN₅-Einheiten, die über ein Stickstoffatom miteinander verknüpft sind. Mit Lithiumnitrid reagiert es je nach Mischungsverhältnis und Temperatur zu verschiedenen salzartigen Nitridophosphaten wie Li₇PN₄, Li₁₂P₃N₉ oder Li₁₀P₄N₁₀.

Einzelnachweise

1. 1 2 3 4 5 6 Georg Brauer, unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a. (Hrsg.): Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band 1. Ferdinand Enke, Stuttgart 1975, ISBN 3-432-02328-6, S. 553. 
2. ↑ Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
3. 1 2 D.E.C. Corbridge: Phosphorus: Chemistry, Biochemistry and Technology, Sixth Edition. CRC Press, 2013, ISBN 1-4398-4088-1, S. 143 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
4. 1 2 3 Ralf Steudel: Chemie der Nichtmetalle: mit Atombau, Molekülgeometrie und Bindungstheorie. Walter de Gruyter, 1998, ISBN 3-11-012322-3, S. 453 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
5. ↑ A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 101. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 1995, ISBN 3-11-012641-9, S. 789.
6. ↑ Wolfgang Schnick, Jan Lücke, Frank Krumeich: Phosphorus Nitride P3N5‚ Synthesis, Spectroscopic, and Electron Microscopic Investigations. In: Chemistry of Materials. 8, 1996, S. 281–286, doi:10.1021/cm950385y.
7. ↑ S. Horstmann, E. Irran, W. Schnick: Phosphorus(V) nitride alpha-P₃N₅: Synthesis starting from tetraaminophosphonium iodide and crystal structure determination by synchrotron powder diffractionaus. In: Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, 624, 1998, S. 620–628, doi:10.1002/(SICI)1521-3749(199804)624:4<620::AID-ZAAC620>3.0.CO;2-K
8. ↑ Stefan Horstmann, Elisabeth Irran, Wolfgang Schnick: Synthese und Kristallstruktur von Phosphor(V)-nitrid α-P3N5. In: Angewandte Chemie. 109, 1997, S. 1938–1940, doi:10.1002/ange.19971091714.
9. ↑ K. Landskron, H. Huppertz, J. Senker, W. Schnick. In: ³¹P-MAS-NMR- und FTIR-Spektroskopie sowie Materialeigenschaften von gamma-(P₃N₅), einer Hochdruckphase von binärem Phosphor(V)-nitrid mit verzerrt quadratischen (PN₅)-Pyramiden und (PN₄)-Tetraedern., Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, 628, 2002, S. 1465–1471, doi:10.1002/1521-3749(200207)628:7<1465::AID-ZAAC1465>3.0.CO;2-Y