三ヨウ化窒素

三ヨウ化窒素
	IUPAC名 nitrogen triiodide
	別称ヨウ化窒素
識別情報
CAS登録番号	13444-85-4
PubChem	61603
ChemSpider	55511
	SMILES IN(I)I;
	InChI InChI=1S/I3N/c1-4(2)3 Key: FZIONDGWZAKCEX-UHFFFAOYSA-N ; InChI=1/I3N/c1-4(2)3 Key: FZIONDGWZAKCEX-UHFFFAOYAL;
特性
化学式	NI3
モル質量	394.719 g/mol
外観	赤色固体
水への溶解度	難溶
	特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

三ヨウ化窒素（さんヨウかちっそ、英: nitrogen triiodide）は、化学式 NI₃ で表される窒素とヨウ素の化合物である^{[注 1]}。衝撃に敏感で爆発を起こす。少量に軽く触れただけでも黒色火薬のような破裂音とともに爆発し、紫色のヨウ素蒸気を発生する。三ヨウ化窒素やその誘導体は不安定なため構造を決定するのが難しく、その構造化学は複雑である。

分解

三ヨウ化窒素の分解は以下のような反応式で表される。

{\ce {2 NI3(s) -> N2(g)\ + 3I2(g)}}

\Delta H=-290~\mathrm {kJ/mol}

構造と誘導体

暗赤色の固体である。1990年にアンモニアを用いない経路で合成され、X線結晶構造解析が行われた。窒化ホウ素とフッ化ヨウ素をトリクロロフルオロメタン中、−30°Cで反応させることによって、低収率ながら NI₃ を得ている^[1]。NI₃ は C_3v の対称性を持つ三角錐形の構造を持ち、これは他の三ハロゲン化窒素やアンモニアと同様である^[2]。

一般的な合成法としてはヨウ素とアンモニアによるものが知られている。濃アンモニア水溶液に、ヨウ素を入れることで針状のヨウ化窒素の結晶が析出する。この反応を無水アンモニア中低温で行った場合、最初に生成するのは NI₃•(NH₃)₅ である。加温するとこの化合物からアンモニアが失われて NI₃•NH₃ となる。この付加物はベルナール・クールトアによって1812年に最初に報告され、その後シルベラード (Silberrad) が1905年に組成を決定した^[3]。固体状態では −NI₂−I−NI₂−I−NI₂−I··· という形の鎖状構造をなしており、アンモニア分子は鎖の間に位置する。暗所中・低温・アンモニア雰囲気下であれば ${\ce {NI3\cdot NH3}}$ は安定である。しかしながらアンモニアを取り除くと以下の反応式に示すような分解を起こす^[2]。

{\ce {8NI3\cdot NH3->5N2\ +6NH4I\ +9I2}}

${\ce {NI3}}$ や ${\ce {NI3\cdot NH3}}$ の不安定性は、発生する N₂ の生成熱が大きいことによる。

演示実験と文化

高校の化学実験の授業で少量の合成が行われることがある。三ヨウ化窒素が衝撃に敏感であることを示すため、羽の先で触れることによって爆発を起こさせることが多いが、気流があたったり、少し動かしただけでも爆発することがある（実験映像）。また、三ヨウ化窒素はα線や中性子線にさらすことによっても爆発する。

NI₃•NH₃ が爆発するとオレンジから紫色のしみが残る。これはチオ硫酸ナトリウムの溶液で取り除くことができる。

Brainiac: Science Abuse（化学を主題としたイギリスの娯楽番組）で「ピーター・ローガンの爆発ペースト (Peter Logan's Exploding Paste)」として登場した。安全のため詳しい製法は紹介されなかった。

ロバート・A・ハインラインの小説『自由未来 (Farnham's Freehold)』では、その名祖であるヒュー・ファーナム (Hugh Farnham) がアンモニアとヨウ素から作った三ヨウ化窒素を爆破薬として使用した。

脚注

^ 窒素のほうがヨウ素よりも電気陰性度が大きいため、定義上はヨウ素の窒化物である。

参考文献

^ Tornieporth-Oetting, I.; Klapötke, T. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1990, 29, 677–679.
^ ^a ^b Holleman, A. F.; Wiberg, E. Inorganic Chemistry; Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
^ Silberrad, O. "On the Constitution of Nitrogen Triiodide." J. Chem. Soc. 1905, 87, 55–66. doi:10.1039/CT9058700055

表話編歴ヨウ化物
	1																															18
1	HI	2																									13	14	15	16	17	He
2	LiI	BeI₂																									BI₃	CI₄	NI₃	I_xO_y	IF_x	Ne
3	NaI	MgI₂															3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	AlI₃	SiI₄	PI₃	SI₂	I_xCl_y	Ar
4	KI	CaI₂															ScI₃	TiI₄	VI₃	CrI_x	MnI₂	FeI₂	CoI₂	NiI₂	CuI	ZnI₂	Ga₂I₆	GeI_x	AsI₃	SeI₂	IBr	Kr
5	RbI	SrI₂															YI₃	ZrI₄	NbI₅	Mo	Tc	Ru	Rh	Pd	AgI	CdI₂	InI₃	SnI_x	SbI₃	TeI₄	I	Xe
6	CsI	BaI₂	La	Ce	Pr	Nd	Pm	SmI₂	Eu	Gd	TbI₃	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu	HfI₄	TaI₅	W	Re	Os	Ir	Pt	AuI	Hg_xI_y	TlI	PbI₂	Bi	Po	AtI	Rn
7	Fr	Ra	Ac	ThI₄	Pa	U	Np	Pu	Am	Cm	Bk	Cf	Es	Fm	Md	No	Lr	Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Nh	Fl	Mc	Lv	Ts	Og

表話編歴窒素の化合物
二元化合物	(CN)₂ NBr₃ NCl₃ NF₃ N₂F₂ N₂F₄ NH₃ N₂H₂ N₂H₄ NI₃ NO NO₂ NO₃ N₂O N₂O₃ N₂O₄ N₂O₅ N₂O₆ N₄O₆ N₂S₂ N₂S₄ N₄S₄
三元化合物	B₃N₃H₆ HNO₂ HNO₃ H₂N₂O₂ HOONO HCN NCBr NCCl NCF NCI NH₃•BH₃ NOBr NOCl NO₂Cl NOI NOClO₄ NO₂ClO₄ NOF NO₂F NSF NSF₃
四元・五元化合物	HNCO HOCN HONC NOBF₄ NO₂BF₄ NOHSO₄
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演示実験と文化

脚注

参考文献

関連項目