Динитроген пентооксид

Динитроген пентооксид (исто така познат како азот пентооксид или азотен анхидрид) е хемиско соединение со формулата . Тој е еден од бинарните азотни оксиди, фамилија на соединенија кои содржат само азот и кислород. Постои како безбојни кристали кои се сублимираат малку над собната температура, давајќи безбоен гас.<ref>Connell, Peter Steele. (1979) ''''.
Динитроген пентооксид е нестабилен и потенцијално опасен оксидатор кој некогаш се користел како реагенс кога се растворал во хлороформ за нитрации, но во голема мера бил заменет со нитрониум тетрафлуороборат.
е редок пример за соединение кое има две структури во зависност од ситуацијата. Цврстата структура е сол, нитрониум нитрит, која се состои од одвоени катјони на нитрониум и нитратни анјони; но во гасовита состојба и во други ситуации претставува ковалентно сврзана молекула.
1 Историја
првпат бил регистриран од Девил во 1840 година, кој го подготвил на тој начин што помешал сребро нитрат со хлор.
2 Структура и физички својства
Чисто цврстиот е сол, составена од одвоени линеарни јони на нитрониум и рамни тригонални нитратни анјони . Двата азотни центри имаат оксидациона состојба +5. Се кристализира во вселенската група ''D''
(''C''6/''mmc'') со ''Z'' = 2, со анјони во местата ''D''<sub>3''h''</sub>и на катјони во местата ''D''<sub>3''d''</sub>.
Притисокот на пареата ''P'' (во atm) како функција од температурата ''T'' (во келвин ), во опсег 211 to 305 К (-62 до 32 °C), е приближно одреден со формулата
: <math> \ln P = 23.2348 - \frac{7098.2}{T}</math>
кој е околу 48 torr на 0 °C, 424 torr на 25 °C и 760 torr на 32 °C (9 °C под точката на топење).
Во гасната фаза, или кога се раствора во неполарни растворувачи, како што е јаглерод тетрахлорид, соединението постои како ковалентно врзани молекули . Во гасната фаза, теоретските пресметки за минималната енергетска конфигурација укажуваат на тоа дека агол во секое крило е околу 134° и на аголот е околу 112°. Во таа конфигурација, двете групите се ротираат околу 35° околу врските до централниот кислород, подалеку од рамнина. Така, молекулата има облик на пропелер, со една оска од 180° ротациона симетрија (''C'' <sub>2</sub>)
Кога гасовитиот се лади брзо („изгаснат“), може да се добие метастабилна молекуларна форма, која егзотермично се претвора во јонска форма над -70 °C.
Гасовитиот апсорбира ултравиолетова светлина со дисоцијација во слободните радикали азот диоксид и азот триоксид (ненаполнет нитрат). Апсорпциониот спектар има широк опсег со максимум на бранова должина 160 nm .
3 Подготовка
Препорачаната лабораториска синтеза вклучува дехидрација на азотна киселина со фосфор(V) оксид::
Друг лабораториски процес е реакцијата на литиум нитрат и бром пентафлуорид , во сооднос кој надминува 3:1. Реакцијата прво формира нитрил флуорид кој дополнително реагира со литиум нитрат:::
Соединението може да се создаде и во гасната фаза со реакција на азот диоксид или со озон::
Сепак, производот го катализира брзото распаѓање на озонот::
Динитроген пентооксид се формира и кога мешавина од кислород и азот се пренесува преку електрично празнење. Друг пат се реакциите на фосфорил хлорид или нитрил хлорид со сребро нитрат
4 Реакции
Динитроген пентооксид реагира со вода (хидролиза) за да произведе азотна киселина. Така, динитроген пентооксид е анхидрид на азотна киселина::
Растворите на динитроген пентоксид во азотна киселина може да се видат како азотна киселина со повеќе од 100% концентрација. Фазен дијаграм на системот - го покажува добро познатиот негативен азеотроп на 60% (односно, 70% ), позитивен азеотроп на 85,7 % (100% ), и уште еден негативен од 87,5% („102% ").
Реакцијата со хлороводород исто така дава азотна киселина и нитрил хлорид ::
Динитроген пентооксид на крајот се распаѓа на собна температура во и . Распаѓањето е занемарливо ако цврстото тело се одржува на 0 °C, во соодветно инертни контејнери.
Динитроген пентооксид реагира со амонијак да даде неколку производи, вклучувајќи азотен оксид , амониум нитрат , нитрамид и амониум динитрамид , во зависност од условите на реакцијата.
4.1 Распаѓање на динитроген пентооксид на високи температури
Динитроген пентооксид помеѓу високи температури од 600 and 1,100 К (327-827 °C), се разложува во два последователни стехиометриски чекори:
::
Во ударниот бран, се распаѓа стехиометриски на азот диоксид и кислород. На температури од 600 К и повисоко, азот диоксидот е нестабилен во однос на азотниот оксид и кислородот. За топлинското разложување од 0,1 mM азот диоксид на 1000 К поознато е дека се потребни околу две секунди.
4.2 Распаѓање на динитроген пентооксид во јаглерод тетрахлорид на 30 °C
Освен разградувањето на на високи температури, може да се разложи и во јаглерод тетрахлорид на 30 °C (303 К). И двата и се растворливи во и остануваат во раствор додека кислородот е нерастворлив и излегува. Волуменот на кислородот формиран во реакцијата може да се мери во гасна бирета. По овој чекор можеме да продолжиме со разградување, мерејќи ја количината на што се произведува со текот на времето бидејќи единствената форма да се добие е со распаѓање. Равенката подолу се однесува на распаѓање на во :
:
И оваа реакција го следи законот за стапка од прв ред кој гласи:
:<math>-\frac{d[\mathrm{A}]}{dt} = k [\mathrm{A}]</math>
4.3 Распаѓање на азотен пентооксид во присуство на азотен оксид
може да се распадне во присуство на азотен оксид :
:
5 Атмосферска појава
Во атмосферата, динитроген пентооксид е важен резервоар на видови кои се одговорни за осиромашување на озонската обвивка: неговото формирање обезбедува нулти циклус со кој и се привремено задржани во нереактивна состојба. Соодносот на мешање од неколку делови на милијарда по волумен е забележан во загадените региони на ноќната тропосфера. Динитроген пентооксид, исто така, е забележан во стратосферата на слични нивоа, формирањето на резервоарот е постулирано при разгледувањето на збунувачките набљудувања на ненадеен пад во стратосферските нивоа на над 50 °N, таканаречената „ноксонска карпа“.
6 Опасности
претставува силно оксидациско средство кое формира експлозивни смеси со органски соединенија и амониумови соли. Распадот на динитроген пентоксид создава високо токсичен гас на азот диоксид.
7 Цитирани извори
*