Оксид азота(V)

Окси́д азо́та(V) (пентаокси́д азота, пентаоксид диазо́та, нитра́т нитри́ла, нитрат нитро́ния, азо́тный ангидри́д), химическая формула ${\text{N}}_2^{}{\text{O}}_5^{}$${\ce {N2O5}}$ — высший оксид азота.

Оксид азота​(V)​
Общие
Систематическое наименование	Оксид азота​(V)​
Хим. формула	${\text{N}}_2^{}{\text{O}}_5^{}$${\ce {N2O5}}$
Рац. формула	${\text{N}}_2^{}{\text{O}}_5^{}$${\ce {N2O5}}$
Физические свойства
Состояние	бесцветные кристаллы
Молярная масса	108,011 г/моль
Плотность	1,642 г/см³
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	0 3 0 OX
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

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 ${\text{O}}_2^{}\text{N}-<!--\; -\; -->\text{O}-<!--\; -\; -->{\text{NO}}_2^{}$${\ce {O2N-O-NO2}}$ и имеет неплоскую структуру. Кристаллы образованы ионами ${\text{NO}}_2^{+}$${\ce {NO2^+}}$ и ${\text{NO}}_3^{-<!--\; -\; -->}$${\ce {NO3^-}}$.

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

ПолучениеПравить

Путём дегидратации азотной кислоты ${\text{HNO}}_3^{}$${\ce {HNO3}}$  с помощью оксида фосфора(V) ${\text{P}}_2^{}{\text{O}}_5^{}$${\ce {P2O5}}$ :

$2{\text{HNO}}_3^{}+{\text{P}}_2^{}{\text{O}}_5^{}⟶<!--\; ⟶\; -->2{\text{HPO}}_3^{}+{\text{N}}_2^{}{\text{O}}_5^{}$${\ce {2 HNO3 + P2O5 -> 2 HPO3 + N2O5}}$ .

Пропусканием сухого хлора над сухим нитратом серебра:

$4{\text{AgNO}}_3^{}+2{\text{Cl}}_2^{}⟶<!--\; ⟶\; -->4\text{AgCl}+2{\text{N}}_2^{}{\text{O}}_5^{}+{\text{O}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\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 ${\text{LiNO}}_3^{}$${\ce {LiNO3}}$  и пентафторида брома ${\text{BrF}}_5^{}$${\ce {BrF5}}$  в соотношении свыше стехиометрического 3:1. В результате реакции сначала образуется фторид нитрила ${\text{FNO}}_2^{}$${\ce {FNO2}}$ , который далее реагирует с избытком нитрата лития:

${\text{BrF}}_5^{}+3{\text{LiNO}}_3^{}⟶<!--\; ⟶\; -->3\text{LiF}+{\text{BrONO}}_2^{}+{\text{O}}_2^{}+2{\text{FNO}}_2^{}$${\ce {BrF5 + 3 LiNO3 -> 3 LiF + BrONO2 + O2 + 2 FNO2}}$ ,

${\text{FNO}}_2^{}+{\text{LiNO}}_3^{}⟶<!--\; ⟶\; -->\text{LiF}+{\text{N}}_2^{}{\text{O}}_5^{}$${\ce {FNO2 + LiNO3 -> LiF + N2O5}}$ .

Путём взаимодействия оксида азота(IV) с озоном:

$2{\text{NO}}_2^{}+{\text{O}}_3^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{N}}_2^{}{\text{O}}_5^{}+{\text{O}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\ce {2 NO2 + O3 -> N2O5 + O2 ^}}$ .

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

$2{\text{HNO}}_3^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{N}}_2^{}{\text{O}}_5^{}+{\text{H}}_2^{}\text{O}$${\ce {2 HNO3 -> N2O5 + H2O}}$ .

Химические свойстваПравить

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

$2{\text{N}}_2^{}{\text{O}}_5^{}⟶<!--\; ⟶\; -->4{\text{NO}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->+{\text{O}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\ce {2N2O5->4NO2\uparrow +O2\uparrow }}$ .

Бурно реагирует с водой с образованием азотной кислоты:

${\text{N}}_2^{}{\text{O}}_5^{}+{\text{H}}_2^{}\text{O}⟶<!--\; ⟶\; -->2{\text{HNO}}_3^{}$${\ce {N2O5 + H2O -> 2 HNO3}}$ .

Взаимодействует со щелочами с образованием соответствующих нитратов:

${\text{N}}_2^{}{\text{O}}_5^{}+2\text{NaOH}⟶<!--\; ⟶\; -->2{\text{NaNO}}_3^{}+{\text{H}}_2^{}\text{O}$${\ce {N2O5 + 2 NaOH -> 2 NaNO3 + H2O}}$ .

Является сильным окислителем:

${\text{N}}_2^{}{\text{O}}_5^{}+\text{Na}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{NaNO}}_3^{}+{\text{NO}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\ce {N2O5 + Na -> NaNO3 + NO2 ^}}$ ,

${\text{N}}_2^{}{\text{O}}_5^{}+{\text{I}}_2^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{I}}_2^{}{\text{O}}_5^{}+{\text{N}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\ce {N2O5 + I2 -> I2O5 + N2 ^}}$ .

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

${\text{Cl}}_2^{}\text{O}+{\text{N}}_2^{}{\text{O}}_5^{}⟶<!--\; ⟶\; -->2{\text{ClNO}}_3^{}$${\ce {Cl2O + N2O5 -> 2ClNO3}}$ .

При взаимодействии с хлороводородом образуется хлорид нитрила:

${\text{N}}_2^{}{\text{O}}_5^{}+\text{HCl}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{HNO}}_3^{}+{\text{NO}}_2^{}\text{Cl}$${\ce {N2O5 + HCl -> HNO3 + NO2Cl}}$ .

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

${\text{N}}_2^{}{\text{O}}_5^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{NO}}_2^{}+{\text{NO}}_3^{}$${\ce {N2O5 -> NO2 + NO3}}$ ,

$2{\text{NO}}_3^{}⟶<!--\; ⟶\; -->2{\text{NO}}_2^{}+{\text{O}}_2^{}$${\ce {2 NO3 -> 2 NO2 + O2}}$ .

ПрименениеПравить

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 ${\text{NO}}_2^{}{\text{BF}}_4^{}$${\ce {NO2BF4}}$ .

Физиологическое действие и меры безопасностиПравить

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

Работа с ${\text{N}}_2^{}{\text{O}}_5^{}$${\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) ${\text{NO}}_2^{}$${\ce {NO2}}$ .

ЛитератураПравить

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