Lortonitrato è un ossoanione tetraedrico dell'azoto pentavalente (simmetria Td), di formula NO43–, o anche +N(–O–)4. Fu scoperto nel 1977 e lo si conosce nei suoi due sali incolori di sodio (Na3NO4) e di potassio (K3NO4), nonché nel sale doppio di sodio e potassio Na3K3(NO4)2, del quale è nota anche la struttura cristallina.
L'ortonitrato NO43– non va confuso con il perossinitrato NO4–, che differisce per carica elettrica e per connettività (O2N–O–O–). Struttura L'atomo di azoto reca su di sé una carica formale positiva (N+), come accade nello ione nitrato, ma lega a sé 4 ioni O– con legami semplici; lo ione è tetraedrico con l'atomo di azoto al centro; avendo quattro legami semplici e nessuna coppia solitaria, la sua ibridazione è sp3.
Lo ione ortonitrato è precisamente isoelettronico con lo ione ortocarbonato CO44– ed è anche isoelettronico di valenza dell'ortosilicato (SiO44–), dell'ortofosfato (PO43–), del solfato (SO42–) e del perclorato (ClO4–).
L'acido corrispondente sarebbe l'acido ortonitrico (H3NO4), analogo formalmente all'acido ortofosforico H3PO4, ma attualmente H3NO4 non è conosciuto, come pure l'acido ortocarbonico H4CO4.
Da indagini di diffrazione dei raggi X su un monocristallo di Na3NO4 si è trovato che la distanza media di legame N–O è pari a 139 pm, valore che è solo appena più piccolo del valor medio di un legame singolo N–O (140 pm), cosa questa che è stata attribuita alla polarità del legame +N−O−.
La distanza di 139 pm non sembra corta anche al confronto con quella dell'N-ossido di trimetilammina (Me3N+−O−), pari a 137,9 pm, che anzi è leggermente più corta, o specialmente con quella nell'ossitrifluoruro di azoto (F3N+−O−), pari a 115,8 pm, che è anche più corta di quella nello ione nitrato NO3– (122 pm), anche se qui N è però ibridato sp2 (maggior carattere s) e dove il legame N–O ha molteplicità maggiore di un legame singolo.
Sintesi Sono stati preparati gli ortonitrati di sodio e di potassio per reazione tra l'ossido del metallo e il suo nitrato:
Na2O + NaNO3 -> Na3NO4
la reazione viene condotta ad alta temperatura (300-340 °C) e a pressioni di diversi GPa per 3 giorni. Questo sale è stato caratterizzato anche con la spettroscopia Raman. Una reazione del tutto analoga fornisce l'ortonitrato di potassio. In entrambi i casi lo ione nitrato NO3– agisce formalmente come acido di Lewis nei confronti dello ione ossido O2–.
Reazioni Gli ortonitrati sono estremamente sensibili all'umidità dell'aria e all'anidride carbonica; con l'acqua si idrolizzano riformando il nitrato di partenza:
Na3NO4 \,+\, H2O \to NaNO3 \,+\, 2NaOH
Reagiscono con la CO2 dell'aria formando nitrati e carbonati:
Na3NO4 \,+\, CO2 \to NaNO3 \,+\, Na2CO3
A 500 °C si decompongono a nitriti e ossidi metallici, rilasciando ossigeno:
2K3NO4 \to 2KNO2 \,+\, 2K2O \,+\, O2 \uparrow
Note
Bibliografia
Categoria:Ioni dell'azoto Categoria:Ossoanioni