N-H-Verbindungen

Ammoniak (Azan), $NH_3$, riecht stechend, schmilzt bei -78$^\circ$C , siedet bei -33$^\circ$C  und reagiert mit $H_2O$ zur Base $NH_4OH$ ($pK_B$=4.75).

Das Molekül hat eine pyramidale Struktur ($\alpha$ = 107$^\circ$C ).

Abbildung 60: Energieprofil der NH$_3$-Inversion

Ammoniak (Azan) kann autoprotolytisch mit sich selbst reagieren nach

$$2NH_3 \longrightarrow NH_4^{~+} + NH_2^{~-}$$

Beim Lösen von Metallen in flüssigem (Alkalimetalle) oder überkritischem $NH_3$ (viele andere Metalle)

können zunächst solvatisierte Elektronen stabilisiert werden

$$M \rightleftharpoons M^+_{solv} + e^-_{solv}.$$ (2)

Bei nicht allzu tiefen Temperaturen erfolgt nach und nach Wasserstoffentwicklung

$$NH_3 + e^-_{solv} \longrightarrow NH_2^{~-} + 1/2H_2.$$

(Diese Reaktion ist in $H_2O$ sehr schnell).

Die gebildeten Metallkationen könen zu Amiden

$$NH_2^{~-} + M^+ \longrightarrow MNH_2$$

und bei erhöhter Temperatur zu Imiden

$$\stackrel {+2}M(NH_2)_2 \longrightarrow \stackrel {+2}MNH + NH_3$$

bzw. schliesslich zu Nitriden umgesetzt werden

$$NH_3 + M \longrightarrow \stackrel {+3}MN + 3/2H_2.$$

$NH_3$ löst sich mit 772:1 sehr gut in Wasser. Aus den Amid-, Imid- und Nitridanionen entsteht mit protischen Lösungsmitteln $NH_3$. Die Wasserstofverbindungen von Stickstoff werden allgemein wie folgt benannt

N$_n$H$_m$	Mono-	Di-	Tri-	Tetra-	Summen-
	( $n$ = 1)	( $n$ = 2 )	( $n$ = 3 )	( $n$ = 4 )	formel
-azan	NH$_3$	N$_2$H$_4$	N$_3$H$_5$	N$_4$H$_6$	N$_n$H$_{n+2}$
-azen	NH	N$_2$H$_2$	N$_3$H$_3$	N$_4$H$_4$	N$_n$H$_n$
-azadien	-	-	N$_3$H	(N$_4$H$_2$)$^*$	N$_n$H$_{n-2}$

Massenspektrometrisch nachgewiesen; Struktur unbekannt

Die Endungen -an und -en haben dieselbe Bedeutung wie bei Kohlenwasserstoffen.

Hydrazin (Diazan) kann u.a. durch Oxidation von Ammoniak erzeugt werden

$$2NH_3 + 1/2O_2 \longrightarrow H_2N-NH_2 + H_2O \quad \Delta H^\circ = 50kJ mol^{-1}~$$

Die metastabile, farblose Flüssigkeit raucht an Luft und verbrennt unter sehr grosser Wärmeentwicklung (Raketentreibstoff)

$$N_2H_4 + O_2 \longrightarrow N_2 + 2H_2O \qquad \Delta H^\circ = -623kJ mol^{-1}~.$$

Wässrige Lösungen sind relativ stabil. Man kann es als Addukt der Schwefelsäure isolieren, $(N_2H_4)(H_2SO_4)$.

Abbildung 61: Cis-trans Energieschema für Hydrazin

Wird $N_2$ noch schwächer reduziert bzw. $N_2H_4$ leicht oxidiert

$$N_2H_4 + H_2O_2 \longrightarrow HN=NH + 2H_2O,$$

so erhält man Diimin (Diazen). Diimin ist die Muttersubstanz zu allen Azoverbindungen.

Stickstoffwasserstoffsäure, $HN_3$, ist eine explosive Füssigkeit, die man aus ihren Salzen, den Aziden, herstellen kann nach

$$NaNH_2 + N_2O \longrightarrow NaN_3 + H_2O$$

und

$$NaN_3 + H_2SO_4(verd.) \longrightarrow H-N-N=N + NaHSO_4.$$

Das Azidion ist symmetrisch aufgebaut.





Die Azide sind i.d.R. sehr leicht explosiv! Durch Zersetzung von $HN_3$ entsteht Nitren

$$H-N-N=N \longrightarrow HN + N_2 \qquad \Delta H^\circ = 38kJ mol^{-1}~.$$