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一氢化氮

化合物

一氢化氮是化学式为NH的无机化合物。[2]像其他简单的自由基一样，它具有高反应性，因此寿命很短，是稀有的气体。它的行为取决于其自旋多重性，即拥有三重态与单重态的基态 。

一氢化氮
Space-filling model of the imidogen radical
IUPAC名
λ1-Azanylidene[1]
别名 Aminylene

Azanylene
Azanylidene
Imidogen
Nitrene λ1-azane
hydridonitrogen

识别
CAS号 13774-92-0
PubChem 5460607
ChemSpider 4574105
SMILES
 
  • [NH]
Gmelin 66
ChEBI 29339
性质
化学式 HN
摩尔质量 15.01 g·mol−1
结构
分子构型 直线形
热力学
ΔfHm⦵298K 358.43 kJ mol−1
S⦵298K 181.22 kJ K−1 mol−1
热容 21.19 J K−1 mol−1
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

生产和性质

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一氢化氮可以通过氨气氛中放电产生。 [3]

一氢化氮具有强的自旋分裂和弱的自旋-自旋相互作用，因此它不太可能经历碰撞诱导的塞曼效应。[3] 可以使用分子束中的缓冲气体负载来磁捕获基态一氢化氮。

第一激发态（a1Δ）具有长的寿命，因为其跃迁到基态（X 3Σ-）的自旋禁阻。[4] [5]一氢化氮经历了碰撞诱导的系间窜越 。 [6]

反应性

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忽略氢原子，NH与卡宾（CH2 ）和氧原子（O）是等电子体 ，并且具有可比的反应活性。 [4]可以通过激光诱导荧光 （LIF）检测第一激发态。 LIF方法可检测NH的消耗，产生和化学产物。其与一氧化氮 （NO）反应：

NH + NO→N2 + ·OH
NH + NO→N2O + ·H

相比焓变ΔHᶱ为−147±2 kJ/mol的后者，前者反应ΔHᶱ为−408±2 kJ/mol，是更有利的。[7]

命名

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俗名nitrene是首选IUPAC名称。 系统名称λ1-azane 和有效IUPAC名称hydridonitrogen，分别根据替代和附加命名法构建。

在适当的上下文中，根据取代的命名法，一氢化氮可以视为去除了两个氢原子的氨，因此， azylidene可以用作上下文特定的系统名称。 默认情况下，该名称不考虑一氢化氮分子的自由基。 尽管在更具体的上下文中，它也可以命名为非自由基状态，而双自由基状态称为azanediyl 。

天体化学

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从3358Å附近NH A3Π→X3Σ (0,0)吸收带的高分辨高信噪比谱中，我们在向卷舌四和HD 27778方向的漫射云中发现了星际NH。温度约为30K（-243°C），有利于扩散云中的NH有效地生成CN。 [8] [9] [10]

与天体化学有关的反应

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化学反应[11][12][13]
反应 速率常数 速率/[H2]2
N + H− → NH + e− 1×10−9 3.5×10−18
NH2 + O → NH + OH 2.546×10−13 1.4×10−13
NH+
2 + e− → NH + H 		3.976×10−7 2.19×10−21
NH+
3 + e− → NH + H + H 		8.49×10−7 2.89×10−19
NH + N → N2 + H 4.98×10−11 4.36×10−16
NH + O → OH + N 1.16×10−11 1.54×10−14
NH + C+ → CN+ + H 7.8×10−10 4.9×10−19
NH + H3+ → NH+
2 + H2 		1.3×10−9 3.18×10−19
NH + H+ → NH+ + H 2.1×10−9 4.05×10−20

在漫射云中，H-+N→NH+e-是主要的形成机制。接近化学平衡的重要NH形成机理是NH+
2和NH+
3离子与电子的重组。 根据漫射云中的辐射场，NH2也有贡献。

NH在漫射云中被光解和光致游离破坏。 在稠密分子云中，NH被与原子氧和氮的反应所破坏。O+和N+在弥漫云中形成OH和NH。NH参与生成N2，OH，H，CN+，CH，N，NH2+，NH+，作为星际介质。

据报道，NH在弥漫的星际介质中存在，但在稠密的分子云中却没有。 [14]检测NH的目的通常是为了更好地估计NH的旋转常数和振动能级。 [15] 还需要确定理论数据用以来预测产生N和NH的恒星以及其他残留有痕量N和NH的恒星中的N和NH丰度。[16]使用NH以及OH和CH的旋转常数和振动的电流值可以研究碳，氮和氧的丰度，而无需借助3D模型气氛进行全光谱合成。 [17]

参见

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参考文献

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  1. ^ IUPAC Red Book 2005
  2. ^ Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements 2nd. Oxford:Butterworth-Heinemann. 1997. ISBN 0-7506-3365-4. 
  3. ^ 3.0 3.1 Campbell, W. C.; Tsikata, E.; van Buuren, L.; Lu, H.; Doyle, J. M. Magnetic Trapping and Zeeman Relaxation of NH (X3Σ−). Physical Review Letters. 2007, 98 (21): 213001. arXiv:physics/0702071  . doi:10.1103/PhysRevLett.98.213001. 
  4. ^ 4.0 4.1 Hack, W.; Rathmann, K. Elementary reaction of imidogen (a1Δ) with carbon monoxide. Journal of Physical Chemistry. 1990, 94 (9): 3636–3639. doi:10.1021/j100372a050. 
  5. ^ National Institute of Standards and Technology
  6. ^ Adams, J. S.; Pasternack, L. Collision-induced intersystem crossing in imidogen (a1Δ) → imidogen (X3Σ−). Journal of Physical Chemistry. 1991, 95 (8): 2975–2982. doi:10.1021/j100161a009. 
  7. ^ Patel-Misra, D.; Dagdigian, P. J. Dynamics of the imidogen (X3Σ−) + nitric oxide (X2Π) reaction: internal state distribution of the hydroxyl (X2Π) product. Journal of Physical Chemistry. 1992, 96 (8): 3232–3236. doi:10.1021/j100187a011. 
  8. ^ Wagenblast, R.; Williams, D. A.; Millar, T. J.; Nejad, L. A. M. On the origin of NH in diffuse interstellar clouds. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 1993, 260 (2): 420–424. Bibcode:1993MNRAS.260..420W. doi:10.1093/mnras/260.2.420. 
  9. ^ Crutcher, R. M.; Watson, W. D. Upper limit and significance of the NH molecule in diffuse interstellar clouds. Astrophysical Journal. 1976, 209 (1): 778–781. Bibcode:1976ApJ...209..778C. doi:10.1086/154775. 
  10. ^ Meyer, David M.; Roth, Katherine C. Discovery of interstellar NH. Astrophysical Journal. August 1, 1991, 376: L49–L52. Bibcode:1991ApJ...376L..49M. doi:10.1086/186100. 
  11. ^ Prasad, S. S.; Huntress, W. T. A model for gas phase chemistry in interstellar clouds. I. The basic model, library of chemical reactions, and chemistry among C, N, and O compounds. Astrophysical Journal Supplement Series. 1980, 43: 1. Bibcode:1980ApJS...43....1P. doi:10.1086/190665. 
  12. ^ The UMIST Database for Astrochemistry 2012/ astrochemistry.net. [2020-03-02]. （原始内容存档于2020-06-29）. 
  13. ^ EDP Sciences. [永久失效链接]
  14. ^ Cernicharo, José; Goicoechea, Javier R.; Caux, Emmanuel. Far-infrared Detection of C3 in Sagittarius B2 and IRC +10216. Astrophysical Journal Letters. 2000, 534 (2): L199–L202. Bibcode:2000ApJ...534L.199C. ISSN 1538-4357. doi:10.1086/312668. 
  15. ^ Ram, R. S.; Bernath, P. F.; Hinkle, K. H. Infrared emission spectroscopy of NH: Comparison of a cryogenic echelle spectrograph with a Fourier transform spectrometer. The Journal of Chemical Physics. 1999, 110 (12): 5557. Bibcode:1999JChPh.110.5557R. doi:10.1063/1.478453. 
  16. ^ Grevesse, N.; Lambert, D. L.; Sauval, A. J.; Van Dishoeck, E. F.; Farmer, C. B.; Norton, R. H. Identification of solar vibration-rotation lines of NH and the solar nitrogen abundance. Astronomy and Astrophysics. 1990, 232 (1): 225. Bibcode:1990A&A...232..225G. ISSN 0004-6361. 
  17. ^ Frebel, Anna; Collet, Remo; Eriksson, Kjell; Christlieb, Norbert; Aoki, Wako. HE 1327–2326, an Unevolved Star with [Fe/H] < –5.0. II. New 3D–1D Corrected Abundances from a Very Large Telescope UVES Spectrum. Astrophysical Journal. 2008, 684 (1): 588–602. Bibcode:2008ApJ...684..588F. ISSN 0004-637X. arXiv:0805.3341  . doi:10.1086/590327. 
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