Pentazenio
<!-- avvisi -->
<!-- ione pentazenio -->
{{Composto chimico
| nome = ione pentazenio 
| immagine1_nome = Pentazenium.png
| immagine1_dimensioni = 300px
| immagine1_descrizione = Skeletal formula of pentazenium with assorted dimensions
| immagine2_nome = 
| immagine2_descrizione = 
| immagine2_dimensioni = 
| immagine3_nome = pentazenium-3D-balls.png
| immagine3_descrizione = Forma 3D a sfere di una delle sei strutture Lewis
| immagine3_dimensioni = 200px
| immagine4_nome = 
| immagine4_descrizione = 
| immagine4_dimensioni = 
| nome_IUPAC = Catione Pentanitrogeno
| titolo_caratteristiche_generali = ---
| numero_CAS = 
| note_CAS = <ref>{{Cita web|url= https://tools.wmflabs.org/magnustools/cas.php?cas=&language=it|titolo= Ricerca CAS|editore=Wikimedia Tool Labs}}</ref>
| massa_molecolare = 70.0335 g/mol
| aspetto = 
| titolo_proprietà_chimico-fisiche = ---
| densità_condensato = 
| temperatura_di_fusione = 
| temperatura_di_ebollizione = 
| titolo_proprietà_termochimiche = ---
| entalpia_standard_di_formazione = 
| energia_libera_standard_di_formazione = 
| entropia_standard_di_formazione = 
| capacità_termica = 
| titolo_indicazioni_sicurezza = ---
| flash_point = 
| temperatura_di_autoignizione = 
| limiti_di_esplosione = 
| simbolo1=infiammabile
| simbolo2=irritante
| simbolo3=
| simbolo4=
| simbolo5=
| avvertenza=attenzione
| frasiR=
| frasiS=
| frasiH=
| consigliP=
}}

Il [[catione]]  '''pentazenio''' (anche detto '''pentanitrogeno''') è uno ione polinitrogeno [[carica elettrica|caricato]] positivamente di [[formula chimica]] {{chem|N|5|+}}. L'anione [[azoturo]] e il pentazenio, i polimeri del [[Azoto|diazoto]] e l'[[azoto solido]], sono le uniche specie polinitrogene ottenibili in quantità notevoli.

== Storia ==
Nel programma di ricerca High Energy Density Matter, promosso dopo il 1986 dalla U.S. Air Force, inizia uno studio sistematico dei composti polinitrogeni nel 1998, quando l'[[Air Force Research Laboratory]] a [[Edwards Air Force Base|Edwards AFB]] s'interessa a un [[Ergol|combustibile per razzi]] alternativo a quello basato sul composto [[Idrazina]], fortemente tossico, ottenendo diverse soluzioni. [[Karl O. Christe]], un giovane ricercatore AFRL, propone un composto lineare {{chem|N|5|+}} con {{chem|N|2|F|+}} e {{chem|N|3|-}} basato sulla seguente struttura:<ref name=2007review>{{Cita pubblicazione|titolo=Recent Advances in the Chemistry of {{chem|N|5|+}}, {{chem|N|5|-}} and High-Oxygen Compounds|cognome=Christe|nome=Karl O.|rivista=Propellants, Explosives, Pyrotechnics|volume=32|numero=3|pp=194–204|data=14 giugno 2007|doi=10.1002/prep.200700020}}</ref>

: [F−N≡N]<sup>+</sup> + HN=N=N → [N≡N−N=N=N]<sup>+</sup> + HF

La reazione avviene e il composto {{chem|N|5|+|AsF|6|-}} viene creato in quantità sufficienti da essere studiato in NMR, IR e spettrosocopia Raman nel 1999.<ref name=first>{{Cita pubblicazione|titolo={{chem|N|5|+}}: A Novel Homoleptic Polynitrogen Ion as a High Energy Density Material|rivista=Angewandte Chemie International Edition|numero=13–14|volume=38|pp=2004–2009|data=12 luglio 1999|doi=10.1002/(SICI)1521-3773(19990712)38:13/14<2004::AID-ANIE2004>3.0.CO;2-7|nome=Karl O.|cognome=Christe|autore2=William W. Wilson |autore3=Jeffrey A. Sheehy |autore4=Jerry A. Boatz }}</ref> Il sale è fortemente esplosivo, ma quando {{chem|AsF|5}} fu sostituito con {{chem|SbF|5}}, un acido Lewis più forte, fu prodotto il composto {{chem|N|5|+|SbF|6|-}}, resistente agli shock e stabile termicamente fino a 60–70&nbsp;°C. Questo consente la produzione in grandi quantità, un trattamento semplice, e l'analisi della struttura cristallina ai raggi X.<ref name=xray>{{Cita pubblicazione|rivista=J. Am. Chem. Soc.|volume=123|numero=26|pp=6308–6313|data=9 giugno 2001|pmid=11427055|titolo=Polynitrogen Chemistry. Synthesis, Characterization, and Crystal Structure of Surprisingly Stable Fluoroantimonate Salts of {{chem|N|5|+}}|doi=10.1021/ja010141g|nome=Ashwani|cognome=Vij|autore2=William W. Wilson|autore3=Vandana Vij|autore4=Fook S. Tham|autore5=Jeffrey A. Sheehy|autore6=Karl O. Christe|url=http://www.dtic.mil/get-tr-doc/pdf?AD=ADA409721|accesso=18 maggio 2018|dataarchivio=23 settembre 2017|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20170923051324/http://www.dtic.mil/get-tr-doc/pdf?AD=ADA409721|urlmorto=sì}}</ref>

== Preparazione ==
L'unico metodo conosciuto è la reazione di {{chem|N|2|F|+}} e {{chem|HN|3}} in soluzione non acquosa di {{chem|HF}} a −78&nbsp;°C cioè:

: ''cis''-{{chem|N|2|F|2}} + {{chem|SbF|5}} → {{chem|[N|2|F]|+|[SbF|6|]|-}}
: {{chem|[N|2|F]|+|[SbF|6|]|-}} + {{chem|HN|3}} → {{chem|[N|5|]|+|[SbF|6|]|-}} + HF

== Chimica ==
{{chem|N|5|+}} si ossida in acqua, NO, {{chem|NO|2}} e {{chem|Br|2}}, ma non con soluzioni {{chem|Cl|2}} o {{chem|O|2}}; la sua affinità elettronica è 10.44 eV (1018.4 kJ/mol). Per questo motivo {{chem|N|5|+}} dev'essere trattato e preparato in ambiente secco:

: 4{{chem|N|5|+|AsF|6|-}} + 2{{chem|H|2|O}} → 4HF + 4{{chem|AsF|5}} + 10{{chem|N|2}} + {{chem|O|2}}
: 2{{chem|N|5|+|SbF|6|-}} + 2{{chem|Br|2}} → 2{{chem|Br|2|+|SbF|6|-}} + 5{{chem|N|2}}

Essendo il fluoroantimoniato stabile, viene usata come precursore di tutti i sali conosciuti, di solito accompagnati da [[Metatesi (chimica)|reazione metatesi]] in un solvente non acquoso come HF, {{chem|SO|2}}, {{chem|CHF|3}}, o [[Acetonitrile|acetonitrile {{chem|CH|3|CN}}]], dove l'esafluoroantimoniato è insolubile:

: 2{{chem|N|5|+|SbF|6|-}} + {{chem|A|+|B|-}} → {{chem|N|5|+|B|-}} + {{chem|ASbF|6}}

I sali più stabili di {{chem|N|5|+}} si decompongono quando riscaldati a 50–60&nbsp;°C: {{chem|N|5|+|SbF|6|-}}, {{chem|N|5|+|SbF|5|-}}, e {{chem|N|5|B(CF|3|)|4}}, mentre i sali più instabili ottenuti e studiati, {{chem|N|5|+|[P(N|3|)|6|-|]}} e {{chem|N|5|+|[B(N|3|)|4|-|]}} sono estremamente sensibili alla temperatura e agli shock, esplodendo in soluzione di 0.5&nbsp;mmol. Un certo numero di sali, come fluoruri, azidi, nitrati, o perclorati, non riescono a formarsi.<ref name=2007review/>

== Struttura e legame ==
Nella [[Legame di valenza|Teoria del legame di valenza]] il pentazenio viene descritto da sei [[Risonanza (chimica)|strutture di risonanza]]:

: [N≡N<sup>+</sup>−N<sup>−</sup>−N<sup>+</sup>≡N]<sup>+</sup> ↔ [N<sup>−</sup>=N<sup>+</sup>=N−N<sup>+</sup>≡N]<sup>+</sup> ↔ [N≡N<sup>+</sup>−N=N<sup>+</sup>=N<sup>−</sup>]<sup>+</sup> ↔ [N≡N<sup>+</sup>−N<sup>+</sup>≡N<sup>+</sup>−N<sup>2−</sup>]<sup>+</sup> ↔ [N<sup>2−</sup>−N<sup>+</sup>≡N<sup>+</sup>−N<sup>+</sup>≡N]<sup>+</sup> ↔ [N<sup>−</sup>=N<sup>+</sup>=N<sup>+</sup>=N<sup>+</sup>=N<sup>−</sup>]<sup>+</sup>

dove le ultime tre strutture hanno minore peso al contributo della struttura di Lewis perché con stati della [[carica formale]] meno favoriti rispetto alle prime tre.<ref>{{Cita web|url=https://chem-net.blogspot.gr/2012/10/method-of-drawing-Lewis-Structures.html |titolo=Method of drawing the Lewis Structures of N5+ |autore=<!--Staff writer(s); no by-line.--> |data=31 ottobre 2012 |sito=Chemistry Net Blogspot |editore=Blogger |accesso=8 novembre 2016}}</ref>

In accordo ai calcoli ''ab initio'' e alla struttura sperimentale ai raggi X-ray, il catione è planare, simmetrico, e di forma V approssimativamente, con angoli di legame 111° sull'atomo centrale (angolo N2–N3–N4) e 168° sul secondo e quarto atomo (angoli N1–N2–N3 e N3–N4–N5). La lunghezza di legame per N1–N2 e N4–N5 sono 1.10&nbsp;Å e quella dei legami N2–N3 e N3–N4 sono 1.30&nbsp;Å.<ref name=xray/>

== Note ==
<references/>

== Voci correlate ==
* [[Pentazolo]]
* [[Azoturo|Azide]]

== Altri progetti ==
{{interprogetto}}

{{Ioni dell'azoto}}

{{Portale|chimica}}

[[Categoria:Cationi]]