Stickstofftrichlorid

Strukturformel
Struktur von Stickstofftrichlorid
Allgemeines
Name	Stickstofftrichlorid
Andere Namen	Trichloramin Chlorstickstoff
Summenformel	NCl3
Kurzbeschreibung	zähe<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref>, gelbe, chlorartig riechende, explosive Flüssigkeit<ref name="we" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 233-045-1 ECHA-InfoCard 100.030.029 PubChem 61437 ChemSpider 55361 DrugBank DB14645 Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	120,36 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	1,64 g·cm−3<ref name="we">webelements.com: Stickstofftrichlorid</ref>
Schmelzpunkt	−40 °C<ref name="HoWi">A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.</ref>
Siedepunkt	71 °C<ref name="HoWi" />
Dampfdruck	80 Torr (0 °C)<ref name="Gustin">J.-L. Gustin: Safety of chlorine production and chlorination processes in Chem. Health Safety 12 (2005) 5–16, doi:10.1016/j.chs.2004.08.002.</ref> 150 Torr (20 °C)<ref name="Gustin" />
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung keine Einstufung verfügbar<ref name="NV">Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.</ref>
MAK	Schweiz: 0,06 ml·m−3 bzw. 0,3 mg·m−3<ref>Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 10025-85-1 bzw. Stickstofftrichlorid)Vorlage:Abrufdatum</ref>
Toxikologische Daten	112 ppm·1 h (LC50, Ratte, inh.)<ref name="aiha">American Industrial Hygiene Association Journal. Vol. 44, 1983, Pg. 145.</ref><ref name="chemid">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der ChemIDplus-Datenbank der United States National Library of Medicine (NLM)Vorlage:Abrufdatum (Seite nicht mehr abrufbar, Inhalt nun verfügbar via PubChem ID )</ref>
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0	+229 kJ·mol−1<ref name="HoWi" />
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Stickstofftrichlorid (auch Trichloramin) ist eine explosive chemische Verbindung, die zur Gruppe der Stickstoffhalogenide und Chloramine gehört.

Geschichte

1811 experimentierte der französische Chemiker Pierre Louis Dulong mit Chlorgas und einer Lösung von Ammoniumchlorid, wobei sich Stickstofftrichlorid bildete. Bei seinen Experimenten mit der gefährlichen Verbindung kam es zu einer Explosion, bei der Dulong drei Finger verlor, was ihn dazu anregte, den Stoff weiter zu untersuchen. Nach dem Bekanntwerden des Unfalls beschäftigte sich 1813 auch der britische Chemiker Humphry Davy mit der Substanz. Später wurden andere Herstellungsverfahren von Balard sowie Böttger und Kolbe gefunden.<ref>Lateral Science: Fulminating oils</ref>

Vorkommen

Bei der Desinfektion mit Chlor in Schwimmbädern entsteht durch die Reaktion mit Harnstoff aus menschlichen Ausscheidungen als Nebenprodukt Stickstofftrichlorid. Das Stickstofftrichlorid ist für den typischen Geruch nach Chlor in Hallenbädern verantwortlich, der zeitweilig bei einer zu starken Belastung des Badebeckenwassers auftreten kann.<ref>Vorlage:Webarchiv/Wartung/Today.</ref>

Gewinnung und Darstellung

Stickstofftrichlorid wird durch Chlorieren einer gesättigten, sauren Ammoniumchlorid-Lösung gebildet, wobei als Zwischenprodukte Chloramin und Dichloramin entstehen.

<math>\mathrm{4 \ NH_3 + 3 \ Cl_2 \longrightarrow NCl_3 + 3 \ NH_4Cl}</math>

Eine etwa 1,4-molare Lösung von Stickstofftrichlorid in Tetrachlorkohlenstoff ist durch Einleiten von Chlorgas in eine mit Tetrachlorkohlenstoff unterschichtete Ammoniumcarbonat-Lösung zugänglich.<ref name="br">Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band I, Ferdinand Enke, Stuttgart 1975, ISBN 3-432-02328-6, S. 462.</ref>

<math>\mathrm{2 \ (NH_4)_2CO_3 + 3 \ Cl_2 \longrightarrow NCl_3 + 3 \ NH_4Cl + 2 \ CO_2 + 2 \ H_2O}</math>

Weiterhin kann Stickstofftrichlorid aus Calciumhypochlorit und Ammoniumchlorid in Gegenwart von Salzsäure in Methylenchlorid und Wasser gewonnen werden, wobei es dann aus der organischen Phase isoliert werden kann.<ref name="eEROS">e-EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 1999–2013, John Wiley and Sons, Inc., Eintrag für Trichloramine, abgerufen am 26. Juli 2017.</ref>

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Wie Ammoniak besitzt Stickstofftrichlorid eine pyramidale Molekülstruktur mit einem Cl-N-Cl-Winkel von 107,78° und einer Schenkellänge (N–Cl) von 175,3 pm.

Chemische Eigenschaften

Mit Wasser wird Stickstofftrichlorid zu Ammoniak und Hypochloriger Säure (HClO) hydrolysiert (da Stickstoff aufgrund der stark polarisierten Atombindungen in dieser Verbindung etwas elektronegativer ist als Chlor).<ref name="Mod">T. M. Klapötke, H.-J. Meyer, C. Janiak, E. Riedel: Moderne anorganische Chemie., 2003, Walter de Gruyter, ISBN 3-11-017838-9, S. 75.</ref>

<math>\mathrm{NCl_3 + 3 \ H_2O \rightarrow NH_3 + 3 \ HClO}</math>

Unter Einwirkung von UV-Strahlung im UVB-Bereich bei 340 nm zersetzt sich Stickstofftrichlorid<ref>Fachartikel: Energie- und Wassersparkonzepte für Schwimmbäder (PDF).</ref> durch Reaktion mit freien Hydroxidionen:

<math>\mathrm{2 \ NCl_3 + 6 \ OH^- \ \rightleftharpoons \ N_2 + 3 \ OCl^- + 3 \ Cl^- + 3 \ H_2O}</math>

Verwendung

Bis etwa 1950 wurde ein großer Teil des Mehls mit Stickstofftrichlorid gebleicht („Agene-Prozess“).<ref>Ludwig Acker: Handbuch der Lebensmittelchemie. Kohlenhydratreiche Lebensmittel. Springer-Verlag, 1967, ISBN 978-3-662-34537-5 (Google Books). </ref> Dies führt jedoch zur Bildung von Methionin-Sulfoximin, einem giftigen Derivat der Aminosäure Methionin, weswegen dieses Verfahren verboten wurde.<ref></ref>

Sicherheitshinweise

Stickstofftrichlorid reizt die Augen, Atemwege und Schleimhäute.<ref name="GESTIS" /> Die metastabile Verbindung explodiert bei Temperaturerhöhung. Lösungen mit einer Konzentration bis zu 18 Prozent gelten als ungefährlich.<ref name="br" />

Studien aus dem Jahr 1983 mit Ratten zeigten einen LC₅₀-Wert von 112 ppm/1h bei Aufnahme über die Atemwege. Aufgetretene Symptome bei den Tieren waren erhöhter Tränenfluss, Krämpfe und organische und funktionale Störungen der Speicheldrüsen.<ref name="aiha" /><ref name="chemid" />

Ende 2010 wurde im Bundesgesundheitsblatt der Verdacht geäußert, dass in gechlortem Beckenwasser entstandenes Stickstofftrichlorid beim Babyschwimmen Asthma auslösen kann. Insbesondere für Kinder unter zwei Jahren, in deren Familien gehäuft Allergien auftreten, rät das Umweltbundesamt so lange vom Babyschwimmen ab, bis weitere Erkenntnisse vorliegen, die für eine Unbedenklichkeit sprechen.<ref>Babyschwimmen und Desinfektionsnebenprodukte in Schwimmbädern. (PDF; 132 kB) Bundesgesundheitsblatt 01/2011, 54:142–144, 29. Dezember 2010 (online publiziert). doi:10.1007/s00103-010-1177-x.</ref>

Einzelnachweise

<references />

Vorlage:Klappleiste/Anfang Oxidationsstufe (III): Stickstofftrifluorid | Stickstofftrichlorid | Stickstofftribromid | Iodstickstoff

Andere Oxidationsstufen: Stickstoff(II)-fluorid | Distickstofftetrachlorid | Stickstoff(I)-fluorid | Distickstoffdichlorid

Halogenamine: Monofluoramin | Difluoramin | Monochloramin | Dichloramin | Monobromamin | Dibromamin | Monoiodamin | Diiodamin

Halogenazide: Fluorazid | Chlorazid | Bromazid | Iodazid Vorlage:Klappleiste/Ende