Jabarkan Oksida dari Nitrogen

Nitrogen membentuk sembilan molekul oksida, beberapa di antaranya merupakan gas pertama yang diidentifikasi: NO (dinitrogen monoksida), NO (nitrogen monoksida),  (dinitrogen trioksida), NO (nitrogen dioksida),  (dinitrogen tetroksida),  (dinitrogen pentoksida), NO (nitrogen trioksida), NO (nitrosilazida), dan  (trinitramida). Semuanya secara termal tidak stabil terhadap dekomposisi menjadi unsur-unsurnya. Satu oksida yang mungkin tetapi belum pernah disintesis adalah oksatetrazola (NO), sebuah cincin aromatis.

Dinitrogen oksida (NO), yang lebih dikenal sebagai gas gelak atau gas tawa (karena efeknya yang membuat tertawa), dibuat melalui dekomposisi termal amonium nitrat pada 250 °C. Ini adalah reaksi redoks sehingga nitrogen monoksida dan nitrogen juga dihasilkan sebagai produk sampingan. NO banyak digunakan sebagai propelan dan zat pengaerasi untuk es krim kocok, dan pernah digunakan sebagai anastesi umum. Terlepas dari penampilannya, ia tidak dapat dianggap sebagai anhidrida asam hiponitrit () karena asam tersebut tidak diproduksi melalui pelarutan dinitrogen monoksida dalam air. Ini agak tidak reaktif (tidak bereaksi dengan halogen, logam alkali, atau ozon pada suhu ruang, meskipun reaktivitasnya meningkat pada pemanasan) dan memiliki struktur tak simetris N–N–O (N≡NO↔N=N=O): di atas 600 °C ia terdisosiasi dengan memutus ikatan N–O yang lebih lemah.

Nitrogen monoksida (NO) adalah molekul stabil paling sederhana dengan jumlah elektron ganjil. Pada mamalia, termasuk manusia, ini merupakan molekul pensinyalan sel yang penting yang terlibat dalam banyak proses fiiologis dan patologis. NO terbentuk melalui oksidasi katalitik amonia. Ia merupakan gas paramagnetik tak berwarna yang, karena secara termodinamika tak stabil, terurai menjadi gas nitrogen dan oksigen pada 1100–1200 °C. Ikatannya mirip dengan nitrogen, tapi satu elektron tambahan ditambahkan pada orbital anti ikatan π* sehingga orde ikatan berkurang menjadi sekitar 2,5. Oleh karena itu, dimerisasi menjadi O=N–N=O tidak terjadi kecuali di bawah titik didihnya (ketika isomer cis lebih stabil) karena sejatinya tidak terjadi peningkatan orde ikatan total dan karena elektron tak berpasangan terdelokalisasi di seberang molekul NO, maka memberikan kestabilan. Terdapat pula bukti untuk dimer O=N–O=N merah asimetris ketika nitrogen monoksida terkondensasi dengan molekul polar. Ia bereaksi dengan oksigen menghasilkan nitrogen dioksida yang berwarna coklat dan dengan halogen menghasilkan nitrosil halida. Ia juga bereaksi dengan senyawa logam transisi menghasilkan kompleks nitrosil, yang sebagian besar berwarna tajam.

Dinitrogen trioksida () yang berwarna biru hanya terdapat sebagai padatan karena ia cepat terdisosiasi di atas titik lelehnya menghasilkan nitrogen monoksida, nitrogen dioksida (), dan dinitrogen tetroksida (). Dua senyawa yang terakhir sulit diteliti terpisah karena kesetimbangan yang muncul di antara keduanya. Meskipun kadang dinitrogen tetroksida dapat bereaksi melaluu fisi heterolitik dengan nitrosonium dan nitrat dalam medium dengan konstanta dielektrik tinggi. Nitrogen dioksida adalah gas berwarna cokelat korosif yang tajam. Kedua senyawa tersebut dapat dengan mudah disiapkan dengan cara mendekomposisi nitrat logam kering. Keduanya bereaksi dengan air membentuk asam nitrat. Dinitrogen tetroksida sangat berguna untuk pembuatan nitrat logam anhidrat dan kompleks nitrato, dan ini menjadi oksidator pilihan yang stabil untuk banyak roket di Amerika Serikat dan Uni Soviet pada akhir 1950-an. Ini karena dinitrogen tetroksida adalah propelan hipergolik yang dikombinasikan dengan bahan bakar roket berbasis hidrazin dan dapat dengan mudah disimpan karena berbentuk cair pada suhu ruang.

Dinitrogen pentoksida (), yang secara termal tidak stabil dan sangat reaktif, adalah anhidrida asam nitrat, dan dapat dibuat dari dehidrasi asam nitrat dengan fosforus pentoksida. Sangat menarik untuk persiapan bahan peledak. Dinitrogen pentoksida adalah padatan kristal higroskopis yang peka terhadap cahaya. Dalam keadaan padat ia bersifat ionik dengan struktur ; sebagai gas dan dalam larutan ia berbentuk molekul O2N–O–NO2. Hidrasi menjadi asam nitrat berlangsung cepat, seperti halnya reaksi dengan hidrogen peroksida menghasilkan asam peroksinitrat (HOONO).  adalah oksidator sangat kuat. Gas dinitrogen pentoksida terdekomposisi sebagai berikut:

N2O5 <=> NO2 + NO3 -> NO2 + O2 + NO

N2O5 + NO <=> 3NO2

Asam okso, oksoanion, dan garam dari asam okso

Banyak asam okso nitrogen yang diketahui, meskipun sebagian besar tidak stabil sebagai senyawa murni dan hanya dikenali sebagai larutan atau sebagai garam. Asam hiponitrit () adalah asam lemah diprotik dengan struktur HON=NOH (pK 6,9, pK 11,6). Larutan asamnya cukup stabik tetapi pada pH di atas 4 terjadi dekomposisi yang dikatalisis basa melalui [HONNO] menjadi dinitrogen monoksida dan anion hidroksida. Hiponitrit (yang melibatkan anion ) stabil terhadap reduktor dan umumnya lebih bertindak selaku reduktor itu sendiri. Mereka adalah tahap intermediat pada oksidasi amonia menjadi nitrit, yang terjadi dalam siklus nitrogen. Hiponitrit dapat bertindak selaku jembatan atau ligan pengkhelat bidentat.

Asam nitrit (HNO) tidak terdapat sebagai senyawa murni, tetapi adalah komponen umum dalam kesetimbangan gas dan dalam larutan akuatiknya merupakan pelarut penting. Larutan akuatiknya dapat dibuat dari asidifikasi larutan nitrit () dingin, meskipun pada suhu ruang mengalami disproporsionasi menjadi nitrat dan nitrogen oksida secara signifikan. Asam nitrit adalah asam lemah dengan pK 3,35 pada 18 °C. Nitrit dapat dianalisis dengan metode titrimetri melalui oksidasinya menjadi nitrat menggunakan oksidator permanganat. Mereka mudah direduksi menjadi dinitrogen monoksida dan nitrogen oksida oleh belerang dioksida, menjadi asam hiponitrit oleh timah(II), dan menjadi amonia oleh hidrogen sulfida. Garam hidrazinium  bereaksi dengan asam nitrit menghasilkan azida yang bereaksi lebih lanjut menghasilkan dinitrogen monoksida dan nitrogen. Natrium nitrit agak beracun pada konsentrasi di atas 100 mg/kg, tetapi sejumlah kecil sering digunakan untuk memulihkan daging dan sebagai pengawet untuk menghindari pembusukan bakteri. Ia juga digunakan untuk sintesis hidroksilamina dan diazotasi amina aromatik primer sebagai berikut:

ArNH2 + HNO2 -> [ArNN]Cl + 2H2O

Nitrit juga merupakan ligan umum yang dapat membentuk ikatan koordinasi dengan lima cara. Cara yang paling umum adalah nitro (ikatan dari nitrogen) dan nitrito (ikatan dari oksigen). Isomerisme nitro-nitrito merupakan hal umum, dengan bentuk nitrito biasanya kurang stabil.

Asam nitrat (HNO) adalah asam okso nitrogen yang paling penting dan paling stabil. Ia adalah salah satu dari tiga asam yang paling banyak digunakan (dua lainnya adalah asam sulfat dan asam klorida) dan merupakan yang pertama ditemukan oleh alkimiawan pada abad ke-13. Asam nitrat dibuat melalui oksidasi katalitik amonia menjadi nitrogen oksida, yang kemudian dioksidasi menjadi nitrogen dioksida, lalu dilarutkan dalam air menghasilkan asam nitrat pekat. Lebih dari tujuh juta ton asam nitrat diproduksi di Amerika Serikat per tahunnya, sebagian besar digunakan sebagai bahan baku produksi nitrat untuk pupuk dan bahan peledak, di antara penggunaan-penggunaan lainnya. Asam nitrat anhidrat dibuat melalui distilasi asam nitrat pekat dengan fosforus pentoksida pada tekanan rendah menggunakan peralatan gelas dalam kondisi gelap. Asam nitrat anhidrat hanya dapat dibuat dalam keadaan padat, karena pada saat meleleh ia terdekomposisi spontan menjadi nitrogen dioksida, dan asam nitrat cair yang akan mengalami ionisasi diri sebagai berikut:

2HNO3 <=> H2NO3^+ + NO3^- <=> H2O + [NO2]^+ + [NO3]^-

Diketahui terdapat dua hidrat,  dan , yang dapat dikristalisasi. Ia adalah asam kuat dan larutan pekatnya adalah oksidator kuat, meskipun tidak dapat menyerang emas, platina, rodium, dan iridium. Campuran asam klorida pekat dan asam nitrat pekat (3:1) masih lebih kuat dan dapat melarutkan emas dan platina, karena pembentukan klor bebas dan nitrosil klorida, dan anion klorida dapat membentuk kompleks yang kuat. Dalam asam sulfat peka, asam nitrat terprotonasi membentuk ion nitronium, yang dapat bertindak sebagai elektrofil untuk nitrasi aromatik:

HNO3 + 2H2SO4 <=> NO2^+ + H3O^+ + 2HSO4^-

Kestabilan termal nitrat (melibatkan anion  trigonal planar) bergantung pada kebasaan logam, dan juga produk dekomposisinya (termolisis), yang dapat bervariasi antara nitrit (misalnya, natrium), oksida (kalium dan timbal), atau bahkan logam itu sendiri (perak) bergantung pada kestabilan relatifnya. Nitrat juga merupakan ligan umum dengan beragam moda koordinasi.

Akhirnya, meskipun asam ortonitrat (), yang analog dengan asam ortofosfat, tidak ada, anion ortonitrat  berstruktur tetrahedal dikenal dalam garam natrium dan kaliumnya:

NaNO3{} + Na2O ->[\ce{Ag~krus}][\ce{300^\circ C~selama~7 hari}] Na3NO4

Garam kristal putih ini sangat peka terhadap uap air dan karbon dioksida di udara:

Na3NO4 + H2O + CO2 -> NaNO3 + NaOH + NaHCO3

Terlepas dari keterbatasan kimianya, anion ortonitrat menarik dari sudut pandang struktur karena bentuk tetrahedral regulernya dan panjang ikatan N–O yang pendek, memberikan implikasi karakter polar yang signifikan pada ikatannya.