Оксид азота(V)

Общие

Систематическое
наименование

Оксид азота(V)

{\ce {N2O5}}

Рац. формула

{\ce {N2O5}}

Физические свойства

бесцветные кристаллы

108,011 г/моль

1,642 г/см³

11,9 эВ^[1]

Термические свойства

Температура

• плавления

+32,3 °C

• кипения

возгоняется при 47 °C

• разложения

начало +10 °C

Классификация

Рег. номер CAS

10102-03-1

PubChem

66242

Рег. номер EINECS

233-264-2

SMILES

[N+](=O)([O-])O[N+](=O)[O-]

InChI

InChI=1S/N2O5/c3-1(4)7-2(5)6

ZWWCURLKEXEFQT-UHFFFAOYSA-N

ChEBI

29802

ChemSpider

59627

Безопасность

NFPA 704

Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Медиафайлы на Викискладе

Окси́д азо́та(V) (пентаокси́д азота, пентаоксид диазо́та, нитра́т нитри́ла, нитрат нитро́ния, азо́тный ангидри́д), химическая формула ${\ce {N2O5}}$ — высший оксид азота.

Представляет собой бесцветные, очень летучие кристаллы. Разлагается при комнатной температуре, стабилен при температуре ниже +10 °C. При этой температуре также существенно снижается его летучесть.

Взаимодействует с органическими веществами и полимерами, поэтому его хранят в стеклянной посуде.

В газообразном состоянии азотный ангидрид состоит из отдельных молекул, строение которых отвечает формуле ${\ce {O2N-O-NO2}}$ и имеет неплоскую структуру. Кристаллы образованы ионами ${\ce {NO2^+}}$ и ${\ce {NO3^-}}$ .

Впервые получен французским физикохимиком Сен-Клер Девилем в 1849 г. действием газообразного хлора на нитрат серебра^[2]^[3].

Получение

Путём дегидратации азотной кислоты ${\ce {HNO3}}$ с помощью оксида фосфора(V) ${\ce {P2O5}}$ :

{\ce {2 HNO3 + P2O5 -> 2 HPO3 + N2O5}}

Пропусканием сухого хлора над сухим нитратом серебра:

{\ce {4 AgNO3 + 2 Cl2 -> 4 AgCl + 2N2O5 + O2 ^}}

(по другим данным, при этой реакции будет образовываться хлорид серебра и хлорнитрат).

Вариант лабораторного получения — реакция нитрата лития ${\ce {LiNO3}}$ и пентафторида брома ${\ce {BrF5}}$ в соотношении свыше стехиометрического 3:1. В результате реакции сначала образуется фторид нитрила ${\ce {FNO2}}$ , который далее реагирует с избытком нитрата лития^[4]:

{\ce {BrF5 + 3 LiNO3 -> 3 LiF + BrONO2 + O2 + 2 FNO2}}

{\ce {FNO2 + LiNO3 -> LiF + N2O5}}

Путём взаимодействия оксида азота(IV) с озоном:

{\ce {2 NO2 + O3 -> N2O5 + O2 ^}}

С 1983 года промышленное получение в основном осуществляется электролизом азотной кислоты в присутствии тетроксида диазота^[5]:

{\ce {2 HNO3 -> N2O5 + H2O}}

Химические свойства

Представляет собой типичный кислотный оксид. Вещество легко возгоняется и крайне неустойчиво. Разложение может происходить со взрывом, часто — без видимых побудительных причин:

{\ce {2N2O5->4NO2\uparrow +O2\uparrow }}

Бурно реагирует с водой с образованием азотной кислоты:

{\ce {N2O5 + H2O -> 2 HNO3}}

Взаимодействует со щелочами с образованием соответствующих нитратов:

{\ce {N2O5 + 2 NaOH -> 2 NaNO3 + H2O}}

Является сильным окислителем:

{\ce {N2O5 + Na -> NaNO3 + NO2 ^}}

{\ce {N2O5 + I2 -> I2O5 + N2 ^}}

При взаимодействии с гемиоксидом хлора при охлаждении жидким воздухом образует нитрат хлора:

{\ce {Cl2O + N2O5 -> 2ClNO3}}

При взаимодействии с хлороводородом образуется хлорид нитрила^[6]:

{\ce {N2O5 + HCl -> HNO3 + NO2Cl}}

При высоких температурах от 600 до 1100 К (327—827 °C) пятиокись азота разлагается двумя последовательными стехиометрическими полуреакциями:

{\ce {N2O5 -> NO2 + NO3}}

{\ce {2 NO3 -> 2 NO2 + O2}}

Применение

Растворы азотного ангидрида в неполярных растворителях, например, в четырёххлористом углероде применяются в качестве мягкого нитрующего агента, который в ряде случаев может быть заменён более удобным в обращении тетрафторборатом нитрила ${\ce {NO2BF4}}$

Физиологическое действие и меры безопасности

Как и другие оксиды азота, оксид азота(V) в высоких концентрациях токсичен. Является сильным окислителем.

Работа с ${\ce {N2O5}}$ требует осторожности, поскольку при обычных условиях его реакции могут протекать достаточно быстро с обильным выделением газообразных веществ.

Взрывоопасен при смешивании с органическими веществами. Кроме того, при разложении он даёт ядовитый оксид азота(IV) ${\ce {NO2}}$ .

Примечания

↑ David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
↑ Deville H. E.. Note sur la production de l'acide nitrique anhydre (неопр.) // Compt. Rend.^[англ.]. — 1849. — Т. 28. — С. 257—260.
↑ https://www.britannica.com/biography/Henri-Etienne-Sainte-Claire-Deville Архивная копия от 10 октября 2018 на Wayback Machine Henri-Étienne Sainte-Claire Deville. // «Brinannica».
↑ William W. Wilson and Karl O. Christe (1987): «Dinitrogen Pentoxide. New Synthesis and Laser Raman Spectrum». Inorganic Chemistry, volume 26, pages 1631—1633.
↑ Thomas M. Klapötke. Chemie der hochenergetischen Materialien. — ISBN 978-3-11-021487-1.
↑ Robert A. Wilkins Jr. and I. C. Hisatsune (1976): «The Reaction of Dinitrogen Pentoxide with Hydrogen Chloride». Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals, volume 15, issue 4, pages 246—248. doi:10.1021/i160060a003

Литература

Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И. Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1 (Абл — Дар). — 623. с.

Ссылки на внешние ресурсы
Словари и энциклопедии	Britannica (онлайн)

Оксиды азота
N₂O NO N₂O₃ N₄O₆ NO₂ N₂O₄ N₂O₅ NO_x

п о р Оксиды
H₂O
Li₂O LiCoO₂ Li₃PaO₄ Li₅PuO₆ Ba₂LiNpO₆ LiAlO₂ Li₃NpO₄ Li₂NpO₄ Li₅NpO₆ LiNbO₃	BeO											B₂O₃	С₃О₂ C₁₂O₉ CO C₁₂O₁₂ C₄O₆ CO₂	N₂O NO N₂O₃ N₄O₆ NO₂ N₂O₄ N₂O₅	O	F
Na₂O NaPaO₃ NaAlO₂ Na₂PtO₃	MgO											AlO Al₂O₃ NaAlO₂ LiAlO₂ AlO(OH)	SiO SiO₂	P₄O P₄O₂ P₂O₃ P₄O₈ P₂O₅	S₂O SO SO₂ SO₃	Cl₂O ClO₂ Cl₂O₆ Cl₂O₇
K₂O K₂PtO₃ KPaO₃	CaO Ca₃OSiO₄ CaTiO₃	Sc₂O₃	TiO Ti₂O₃ TiO₂ TiOSO₄ CaTiO₃ BaTiO₃	VO V₂O₃ V₃O₅ VO₂ V₂O₅	FeCr₂O₄ CrO Cr₂O₃ CrO₂ CrO₃ MgCr₂O₄	MnO Mn₃O₄ Mn₂O₃ MnO(OH) Mn₅O₈ MnO₂ MnO₃ Mn₂O₇	FeCr₂O₄ FeO Fe₃O₄ Fe₂O₃	CoFe₂O₄ CoO Co₃O₄ CoO(OH) Co₂O₃ CoO₂	NiO NiFe₂O₄ Ni₃O₄ NiO(OH) Ni₂O₃	Cu₂O CuO CuFe₂O₄ Cu₂O₃ CuO₂	ZnO	Ga₂O Ga₂O₃	GeO GeO₂	As₂O₃ As₂O₄ As₂O₅	SeOCl₂ SeOBr₂ SeO₂ Se₂O₅ SeO₃	Br₂O Br₂O₃ BrO₂
Rb₂O RbPaO₃ Rb₄O₆	SrO	Y₂O₃ YOF YOCl	ZrO(OH)₂ ZrO₂ ZrOS Zr₂О₃Сl₂	NbO Nb₂O₃ NbO₂ Nb₂O₅ Nb₂O₃(SO₄)₂ LiNbO₃	Mo₂O₃ Mo₄O₁₁ MoO₂ Mo₂O₅ MoO₃	TcO₂ Tc₂O₇	Ru₂O₃ RuO₂ Ru₂O₅ RuO₄	RhO Rh₂O₃ RhO₂	PdO Pd₂O₃ PdO₂	Ag₂O Ag₂O₂	Cd₂O CdO	In₂O InO In₂O₃	SnO SnO₂	Sb₂O₃ Sb₂O₄ Hg₂Sb₂O₇ Sb₂O₅	TeO₂ TeO₃	I₂O₄ I₄O₉ I₂O₅
Cs₂O Cs₂ReCl₅O	BaO BaPaO₃ BaTiO₃ BaPtO₃		HfO(OH)₂ HfO₂	Ta₂O TaO TaO₂ Ta₂O₅	WO₂Br₂ WO₂ WO₂Cl₂ WOBr₄ WOF₄ WOCl₄ WO₃	Re₂O ReO Re₂O₃ ReO₂ Re₂O₅ ReO₃ Re₂O₇	OsO Os₂O₃ OsO₂ OsO₄	Ir₂O₃ IrO₂	PtO Pt₃O₄ Pt₂O₃ PtO₂ K₂PtO₃ Na₂PtO₃ PtO₃	Au₂O AuO Au₂O₃	Hg₂O HgO (Hg₃O₂)SO₄ Hg₂O(CN)₂ Hg₂Sb₂O₇ Hg₃O₂Cl₂ Hg₅O₄Cl₂	Tl₂O Tl₂O₃	Pb₂O PbO Pb₃O₄ Pb₂O₃ PbO₂	BiO Bi₂O₃ Bi₂O₄ Bi₂O₅	PoO PoO₂ PoO₃	At
Fr	Ra		Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Nh	Fl	Mc	Lv	Ts
		↓
		La₂O₂S La₂O₃	Ce₂O₃ CeO₂	PrO Pr₂O₂S Pr₂O₃ Pr₆O₁₁ PrO₂	NdO Nd₂O₂S Nd₂O₃ NdHO	Pm₂O₃	SmO Sm₂O₃	EuO Eu₃O₄ Eu₂O₃ EuO(OH) Eu₂O₂S	Gd₂O₃	Tb	Dy₂O₃	Ho₂O₃ Ho₂O₂S	Er₂O₃	Tm₂O₃	YbO Yb₂O₃	Lu₂O₂S Lu₂O₃ LuO(OH)
		Ac₂O₃	UO₂ UO₃ U₃O₈	PaO PaO₂ Pa₂O₅ PaOS	ThO₂	NpO NpO₂ Np₂O₅ Np₃O₈ NpO₃	PuO Pu₂O₃ PuO₂ PuO₃ PuO₂F₂	AmO₂	Cm₂O₃ CmO₂	Bk₂O₃	Cf₂O₃	Es	Fm	Md	No	Lr