Hoeveel bindingen kan stikstof vormen?

Ik “zou willen proberen de vraag uit de titel te beantwoorden met betrekking tot het maximale aantal atomen waarmee stikstof kan binden, en ook mijn commentaar enigszins uitbreiden.

Metaalnitridocomplexen is algemeen bekend dat ze tot 6 metaalcentra hebben die zijn verbonden met een enkele overbruggende $ \ ce {N3 -} $ ion, die zich in een octaëdrische holte bevindt. Een interstitiële stikstofbus dragen 5 elektronen bij, en de rest wordt geleverd door de metalen van groep 9 en 10 die elektronenrijk zijn (meestal $ \ ce {Rh} $, $ \ ce {Ir} $).

Er zijn enkele uitzonderingen waar de formele CN voor stikstof 7 is: complexen van lithiumamiden op basis van $ \ ce {\ {Li14N10 \} ^ {6 -}} $ cluster framework [1,2] en een inclusie nitrido-cluster $ \ ce { \ {Co2RhN2 \} ^ {3 -}} $ [3]. Helaas in beide kristalstructuren [1,2] met 6- en 7-voudige gecoördineerde stikstofatomen van $ \ ce {N-Ar} $ gro ups die ernstig verstoord zijn. Structuur [3] is meer geschikt voor de weergave.

tris (Tetramethylammonium) ($ \ mu_7 $ -nitrido) – ($ \ mu_6 $ -nitrido ) -decakis ($ \ mu_2 $ -carbonyl) -undecacarbonyl-deca-kobalt-rhodium (I) $ \ ce {[Co10RhN2 (CO) 21] ^ 3 -} $ [3] bevat twee niet-equivalente 6- en 7-voudige gecoördineerde stikstofatomen (respectievelijk $ \ mathrm {N2} $ en $ \ mathrm {N1} $), die een driehoekig vlak delen:

$ \ kleur {# 909090} {\ Groot \ bullet} ~ \ ce {C} $; $ \ kleur {# 3050F8} {\ Groot \ bullet} ~ \ ce {N} $; $ \ kleur {# FF0D0D} {\ Groot \ bullet} ~ \ ce {O} $; $ \ kleur {# F090A0} {\ Groot \ bullet} ~ \ ce {Co} $; $ \ color {# 0A7D8C} {\ Large \ bullet} ~ \ ce {Rh} $;

Clusterkern draadframe-model zonder carbonylliganden:

Atom $ \ mathrm {N1} $ met CN 7 wordt gecoördineerd met 6 kobalt en 1 rhodium, en vormt een afgedekt trigonaal prisma. Interessant genoeg is $ \ mathrm {Co1} $ een capping-atoom, niet rhodium:

 N1 SYMM Co5 Co4 Co6 Co3 Co2 Rh1 Co1 Co5 1.90 I - - - - - - - Co4 1.91 I 135.0 - - - - - - Co6 1.92 I 79.5 80.2 - - - - - Co3 1.98 I 129.7 85.1 80.2 - - - - Co2 2.00 I 82.3 140.2 128.4 75.4 - - - Rh1 2.18 I 80.7 81.1 128.3 144.9 95.3 - - Co1 2.43 I 143.5 70.3 136.5 66.4 70.1 78.6 - 

Beide interstitiële stikstofatomen spelen de rol van interne liganden , die clustervalentie-elektronen (CVE ), maar dragen niet bij aan sterische hindering tussen externe liganden zoals carbonylen, waardoor de cluster stabieler wordt [4, hoofdstuk 1.18]

Bibliografie

1. Armstrong, DR ; Barr, D .; Clegg, W .; Drake, SR; Singer, RJ; Snaith, R .; Stalke, D .; Wright, DS Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1991 , 30 (12), 1707–1709. DOI 10.1002 / anie .199117071 .
2. Armstrong, DR; Ball, SC; Barr, D .; Clegg, W .; Linton, DJ; Kerr, LC; Moncrieff, D .; Raithby, PR; Singer , RJ; Snaith, R .; Stalke, D .; Wheatley, AEH; Wright, DS J. Chem. Soc., Dalton Trans. 2002 , 0 (12), 2505–2511. DOI 10.1039 / B107970K .
3. Costa, M .; Della Pergola, R .; Fumagalli, A .; Laschi, F .; Losi, S .; Macchi, P .; Sironi, A .; Zanello, P. Inorg. Chem. 2007 , 46 (2), 552-560. DOI 10.1021 / ic0608288 .
4. Metaalclusters in de chemie ; Oro, L. A., Braunstein, P., Raithby, P. R., Eds .; Wiley-VCH: Weinheim; New York, 1999. ISBN 978-3-527-29549-4.

Stikstof heeft drie elektronen in zijn 2p-orbitaal. Daarom kan het drie bindingen vormen door zijn drie elektronen te delen. Het kan geen elektronen meer accepteren, maar hier is hoe het de vierde binding vormt.

Stikstof heeft één eenzaam elektronenpaar in zijn 2s-orbitaal. Het kan dit elektronenpaar doneren om een coördinatenband te vormen. Deze gecoördineerde binding die stikstof vormt door zijn elektronenpaar te doneren aan de lege orbitaal van een ander atoom, is hoe het 4 bindingen kan vormen.