Il triioduro di azoto noto come nitruro di iodio ha formula NI3 ed è un potente esplosivo molto sensibile agli urti o allo sfregamento. La produzione o detenzione in Italia del triioduro di azoto è vietata state la pericolosità della specie per la sua elevata sensibilità.
Sintesi del triioduro di azoto
Può essere sintetizzato alla temperatura di – 30°C a partire da nitruro di boro e fluoruro di iodio in presenza di triclorfluorometano secondo la reazione:
BN + 3 IF → NI3 + BF3
Il chimico francese Bernard Courtois nel 1812 mise a punto il primo metodo sintetico facendo reagire iodio ad ammoniaca concentrata. Dopo qualche minuto si filtra il triioduro di azoto che è di colore scuro
3 I2 + NH3 → NI3 + 3 HI
triioduro di azoto
Il triioduro di azoto si presenta sotto forma di due addotti secondo le caratterizzazioni effettuate tramite diffrazione di raggi X, spettroscopia I.R. e U.V. ovvero come NI3∙ NH3 e NI3∙ 3 NH3.
Fin quando esso è mantenuto in presenza della soluzione ammoniacale è stabile ma, una volta asciutto è altamente esplosivo. Nel suo stato solido la struttura del triioduro di azoto è costituita da catene del tipo –NI2-I- NI2-I- NI2-I- in cui le molecole di ammoniaca si trovano tra le catene.
Il triioduro di azoto ha una struttura piramidale e, a causa della dimensione degli atomi di iodio che sono costretti più vicini gli uni agli altri di quanto permettano i loro raggi atomici, presenta una elevata tensione di Van der Waals
Decomposizione
La decomposizione del triioduro di azoto è favorita sia dal punto di vista cinetico in quanto ha una bassa energia di attivazione che da un punto di vista termodinamico.
Infatti la reazione di decomposizione
2 NI3 → N2 + 3 I2
presenta un aumento di entropia in quanto da 2 moli di reagenti si ottengono 1 + 3 = 4 moli di prodotti. Pertanto ΔS > 0. Inoltre poiché la reazione è altamente esotermica ovvero la variazione di entalpia ΔH è minore di zero si ha che la variazione dell’energia libera di Gibbs è inferiore a zero.
La decomposizione dell’addotto triioduro di azoto-ammoniaca:
8 NI3∙ NH3 → 5 N2 + 6 NH4I + 9 I2
fu proposta successivamente ed è coerente sia con un aumento di entropia sia con la formazione di vapori viola di iodio che si formano a seguito della decomposizione. Questa avviene in modo esplosivo con emissione di un rumore simile a quello provocato dalla polvere da sparo.
Purtroppo se si naviga in Internet vi sono molti siti che mostrano la spettacolarità della reazione inducendo a realizzarla visto che i composti di partenza sono facilmente reperibili. Sarebbe tuttavia opportuno sottolineare quantomeno la pericolosità della reazione se condotta da persone inesperte.
Usi
In laboratorio, il triioduro di azoto è talvolta preparato per mostrare il comportamento degli esplosivi da contatto e per illustrare i principi della decomposizione rapida delle sostanze ad alta energia. Quando il composto essiccato viene disturbato, subisce infatti una decomposizione violenta che produce azoto molecolare e vapori di iodio, accompagnati da un forte schiocco e dalla caratteristica nube viola dello iodio. Per questo motivo, è spesso utilizzato nelle dimostrazioni di chimica per evidenziare la relazione tra struttura molecolare, energia dei legami e stabilità chimica.
Il composto riveste inoltre interesse nella ricerca scientifica e nella storia della chimica degli esplosivi, poiché rappresenta uno degli esempi più noti di materiale estremamente instabile. Lo studio del triioduro di azoto contribuisce alla comprensione dei meccanismi di decomposizione esplosiva, della sensibilità meccanica dei composti energetici e delle problematiche legate alla manipolazione di sostanze ad alto rischio.
A causa della sua pericolosità, il triioduro di azoto è generalmente preparato soltanto in quantità molto piccole e sotto rigorose condizioni di sicurezza. Le sue proprietà lo rendono quindi più importante come materiale dimostrativo e oggetto di studio teorico che come sostanza impiegata in applicazioni tecnologiche concrete.
