Оксид азота(V)

Оксид азота(V) (пентаоксид азота, пентаоксид диазота, нитрат нитрила, нитрат нитрония, азотный ангидрид), химическая формула N 2 O 5 {displaystyle {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 O 2 N − O − NO 2 {displaystyle {ce {O2N-O-NO2}}} и имеет неплоскую структуру. Кристаллы образованы ионами NO 2 + {displaystyle {ce {NO2^+}}} и NO 3 − {displaystyle {ce {NO3^-}}} .

Впервые получен французским физикохимиком Сен-Клер Девилем в 1849 г. действием газообразного хлора на нитрат серебра.

Получение

Путём дегидратации азотной кислоты HNO 3 {displaystyle {ce {HNO3}}} с помощью оксид фосфора(V) P 2 O 5 {displaystyle {ce {P2O5}}} :

2 HNO 3 + P 2 O 5 ⟶ 2 HPO 3 + N 2 O 5 {displaystyle {ce {2 HNO3 + P2O5 -> 2 HPO3 + N2O5}}} .

Пропусканием сухого хлора над сухим нитратом серебра:

4 AgNO 3 + 2 Cl 2 ⟶ 4 AgCl + 2 N 2 O 5 + O 2 ↑ {displaystyle {ce {4 AgNO3 + 2 Cl2 -> 4 AgCl + 2N2O5 + O2 ^}}} ,

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

Путём взаимодействия оксида азота(IV) с озоном:

2 NO 2 + O 3 ⟶ N 2 O 5 + O 2 ↑ {displaystyle {ce {2 NO2 + O3 -> N2O5 + O2 ^}}} .

С 1983 года промышленное получение в основном осуществляется электролизом азотной кислоты в присутствии тетроксида диазота:

2 HNO 3 ⟶ N 2 O 5 + H 2 O {displaystyle {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:

2 N 2 O 5 ⟶ 4 NO 2 ↑ + O 2 ↑ {displaystyle {ce {2N2O5->4NO2uparrow +O2uparrow }}} .

Бурно реагирует с водой с образованием азотной кислоты:

N 2 O 5 + H 2 O ⟶ 2 HNO 3 {displaystyle {ce {N2O5 + H2O -> 2 HNO3}}}

Взаимодействует со щелочами с образованием соответствующих нитратов:

N 2 O 5 + 2 NaOH ⟶ 2 NaNO 3 + H 2 O {displaystyle {ce {N2O5 + 2 NaOH -> 2 NaNO3 + H2O}}} .

Является сильным окислителем:

N 2 O 5 + Na ⟶ NaNO 3 + NO 2 ↑ {displaystyle {ce {N2O5 + Na -> NaNO3 + NO2 ^}}} , N 2 O 5 + I 2 ⟶ I 2 O 5 + N 2 ↑ {displaystyle {ce {N2O5 + I2 -> I2O5 + N2 ^}}} .

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

Cl 2 O + N 2 O 5 ⟶ 2 ClNO 3 {displaystyle {ce {Cl2O + N2O5 -> 2ClNO3}}} .

Применение

Растворы азотного ангидрида в неполярных растворителях, например, в четырёххлористом углероде применяются в качестве мягкого нитрующего агента, которой может быть заменён более удобным в обращении тетрафторборатом нитрония NO 2 BF 4 {displaystyle {ce {NO2BF4}}} .

Физиологическое действие и меры безопасности

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

Работа с N 2 O 5 {displaystyle {ce {N2O5}}} требует осторожности, поскольку при обычных условиях реакция с его участием может протекать достаточно быстро с большим выделением газообразных веществ.

Взрывоопасен при смешивании с органическими веществами. Кроме того, при разложении он даёт ядовитый оксид азота(IV) NO 2 {displaystyle {ce {NO2}}} .