Διφθοραμίνη

Διφθοραμίνη
Γενικά
Όνομα IUPAC	Διφθοραμίνη
Άλλες ονομασίες	Διφθοριμίδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	ΝΗF2
Μοριακή μάζα	53,011398 amu
Αριθμός CAS	10405-27-3
SMILES	FNF
InChI	1S/F2HN/c1-3-2/h3H
ChemSpider ID	23575
Δομή
Μοριακή γεωμετρία	τριγωνική πυραμιδική
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο βρασμού	−23 °C
Πυκνότητα	1.099 kg/m³
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Η διφθοραμίνη ή διφθοριμίδιο (αγγλικά: difluoramine) είναι ανόργανη χημική ένωση, που περιέχει άζωτο, υδρογόνο και φθόριο, με μοριακό τύπο NHF₂. Μπορεί να θεωρηθεί ότι παράγεται από την αμμωνία (NH₃), αν υποκατασταθούν δύο (2) από τα άτομα υδρογόνου της από δύο (2) άτομα φθορίου. Ανήκει στις φθοραμίνες και είναι το φθοριούχο ανάλογο της διχλωραμίνης. Σε χημικά καθαρή μορφή είναι ασταθής, αλλά είναι πιο σταθερή σε διαλύματα. Στις συνθήκες αναφοράς, θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, είναι άχρωμο αέριο, αλλά είναι εκρηκτικό σε υγροποιημένη ή στερεοποιημένη μορφή. Είναι διαλυτή στο νερό και στο διαιθυλαιθέρα.

Μοριακή δομή

Η μοριακή δομή της διφθοραμίνης αντιστοιχεί γεωμετρικά στο γεωμετρικό στερεό της τριγωνικής πυραμίδας, με το άτομο του αζώτου στην κορυφή και τα άτομα υδρογόνου και φθορίου στη βάση της. Επειδή το φθόριο είναι ηλεκτραρνητικότερο του αζώτου και το τελευταίο ηλεκτραρνητικότερο του υδρογόνου, ο βαθμός οξείδωσης του αζώτου στη διφθοραμίνη είναι +1.

Δεσμοί
Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός
Ν-H	σ	2sp³-1s	101,7 pm	17% N- H+
N-F	σ	2sp³-2sp³	131,7 pm	20% N+ F-
Κατανομή φορτίων σε ουδέτερο μόριο
F	-0,20
H	+0,17
N	+0,23

Παραγωγή

1. Η διφθοραμίνη παράγεται με θέρμανση τετραφθουδραζίνης (Ν₂F₄) μαζί με θειοφαινόλη (PhSH) σε οβίδα κενού:

$\mathrm {N_{2}F_{4}+2PhSH{\xrightarrow {\triangle }}2NHF_{2}+PhSSPh}$

2. Σύμφωνα με άλλη μέθοδο, η διφθοραμίνη μπορεί να παραχθεί επίσης με θέρμανση N,N-διφθορουρίας με πυκνό θειικό οξύ:

$\mathrm {H_{2}NCONF_{2}{\xrightarrow[{\pi .H_{2}SO_{4}}]{\triangle }}NHF_{2}+HNCO}$

Μια παραλλαγή της παραπάνω μεθόδου αποτελεί η υδρόλυση τετραφθορουρίας:

$\mathrm {(NF_{2})_{2}CO+H_{2}O{\xrightarrow {}}2NHF_{2}+CO_{2}}$

Η απευθείας φθορίωση της ουρίας αποδίδει υγρά που περιέχουν ως 20% ενώσεις που περιέχουν δεσμούς αζώτου - φθορίου, που τελικά σχηματίζουν διφθοραμίνη σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Η φθορίωση της ουρίας στους 0°C αποδίδει ένα σύμπλοκο κίτρινο προς ροζ υγρό, που με απόσταξη σε μειωμένη πίεση αποδίδει διφθοραμίνη. Η φθορίωση της ουρίας αναφέρθηκε για πρώτη φορά από τους Γκλέμσερ (Glemser) και Λούντεμανν (Ludemann), οι οποίοι ανέφεραν το σχηματισμό διοξειδίου του άνθρακα (CO₂), διφθοριδίου του καρβονυλίου (COF₂), διουρίας, διουρίτας, και μικρές ποσότητες ενός υγρού που δεν ταυτοποίησαν. Η διάλυση του προϊόντος σε νερό απέδωσε φθοριούχο αμμώνιο (NH₄F). Δεν ανέφεραν το σχηματισμό κανενός νέου (για την εποχή) σχετικά οξειδωμένων φθοριούχων χημικών ειδών. Αργότερα βρέθηκε ένα μίγμα αζώτου - φθορίου αντιδρά με την ουρία στους 0°C και αποδίδει ένα πολύπλοκο μίγμα αερίων προϊόντων, καθώς και το παραπάνω αναφερόμενο σύμπλοκο υγρό, που παραμένει στον αντιδραστήρα, εφόσον τα αέρια προϊόντα αποχωρίζονται σύντομα. Τα αέρια προϊόντα δεν ταυτοποιήθηκαν όλα, αλλά βρέθηκε ότι περιέχουν διοξείδιο του άνθρακα, τετραφθοράνθρακα (CF₄), διφθορίδιο του καρβονυλίου, δι(τριφθορομεθυλο)φθοραμίνη [(CF₃)₂NF], τρι(τριφθορομεθυλ)αμίνη [(CF₃)₃N], υδροφθόριο (HF), διφθοραμίνη, υδροκυάνιο (HCN), καθώς και ορισμένα συστατικά με υψηλότερα σημεία ζέσεως. Το υγρό υπόλλειμα βρέθηκε ότι περιέχει κατά βάρος μεταβλητό ποσοστό φθορίου 30-70% και μέχρι 20% ενεργό φθόριο, που οξειδώνει το υδροϊώδιο (HI). Το υγρό αυτό μπορεί να αποθηκευθεί για μήνες σε δοχεία πολυαιθυλενίου σε χαμηλές θερμοκρασίες, καταλυτικά μετατρέπεται σε ένα στερεό, αρκετά γρήγορα σε πυρέξ (Pyrex). Η διάλυση του παραπάνω αναφερόμενου υγρού σε και μετά η εξάτμιση και μετά η ξήρανση των ατμών του, αποδίδει διουρία, φθοριούχο αμμώνιο και ένα κλάσμα ενός λευκού στερεού, που είναι πιθανώς μια πολυμερής τριαζίνη. Η αργή απόσταξη υπό κενό του παραπάνω φθοριούχου υγρού από πολυχλωροτριφθοραιθυλένιο ή πολυαιθυλένιο σε γυαλί αποδίδει με αποσύνθεση ένα μίγμα αερίων, που περιέχει κυρίως διοξείδιο του άνθρακα, τετραφθοροπυρίτιο (SiF₄) και διφθοραμίνη, ενώ παραμένει και ένα στερεό υπόλειμμα που περιέχει διφθορουρία. Αν στο παραπάνω αναφερόμενο υγρό προστεθεί φθοριούχο νάτριο (NaF), πριν από την απόσταξη, στα αέρια προϊόντα της απόσταξης προστίθεται το υδροϊσοκυανικό οξύ (ΗΝCO). Η διφθοραμίνη αποκτιέται εύκολα σε καθαρή μορφή με κλασματική συμπύκνωση των ατμών της παραπάνω αναφερόμενης απόσταξης. Η απόδοση της μεθόδου είναι μέχρι 30%, υπολογισμένη με βάση το φθόριο.

Χημική συμπεριφορά

Η διφθοραμίνη είναι εξαιρετικά ευαίσθητη σε υγρή μορφή και ακόμη περισσότερο αν στερεοποιηθεί. Σε υγρή μορφή είναι ευαίσθητη για να δώσει έκρηξη, τουλάχιστον όσο και η νιτρογλυκερίνη. Αν στερεοποιηθεί, με χρήση υγρού αζώτου, δίνει αυθόρμητη έκρηξη. Η διφθοραμίνη μετατρέπεται γρήγορα σε τετραφθορυδραζίνη, με μεγάλη απόδοση, παρουσία μιας ποικιλίας αντιδραστηρίων. Η αντίδραση μετατροπής της διφθοραμίνης σε τετραφθορυδραζίνη μπορεί να αποδοθεί με την ακόλουθη στοιχειομετρική εξίσωση:

$\mathrm {5NHF_{2}{\xrightarrow {}}2N_{2}F_{4}+NH_{4}F+HF}$

Aποτελεσματικoί καταλύτες για την παραπάνω αντίδραση είναι ο ανοξείδωτος χάλυβας, ο χαλκός, η ουρία και το υδρίδιο του λιθίου (LiH).