Оксид азоту(V)

Шаблон:Речовина Шаблон:About Окси́д азо́ту(V), нітроге́н(V) окси́д — неорганічна сполука складу N₂O₅. За звичайних умов є білою кристалічною речовиною, що повільно розкладається та сублімує за 33 °C. Сполука проявляє сильні окисні властивості.

Отримання

Основним способом синтезу оксиду азоту(V) є дегідратація концентрованої нітратної кислоти оксидом фосфору(V):

$\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}\mathrm{(}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{c}\mathrm{.}\mathrm{)}}\mathrm{+}{\mathrm{P}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\stackrel{-10^{o}C}{\to }{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

Вихідна нітратна кислота попередньо охолоджується і згодом обережно дегідратується надлишком P₂O₅. Продукти реакції відганяються із реактору у струмені кисню з невеликою кількістю озону. Таким чином можна синтезувати близько 80 г оксиду азоту зі 150 г кислоти.

Також застосовується метод окиснення нітрату срібла(I) хлором або POCl₃:

$\mathrm{4}\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\stackrel{0^{o}C,[CC{l}_4]}{\to }\mathrm{2}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}$

$\mathrm{6}\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{P}\mathrm{O}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{3}}\mathrm{\to }\mathrm{3}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{+}\mathrm{A}{\mathrm{g}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}$

Менш поширеним є окиснення охолодженого рідкого тетроксиду N₂O₄ озоном (у суміші з киснем):

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{\to }{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Хімічні властивості

Оксид азоту(V) є стійким лише за температур нижче 10 °C, в іншому випадку він поступово розкладається, інколи із вибухом:

$\mathrm{2}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{\to }\mathrm{4}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

N₂O₅ легко розчиняється у воді, утворюючи нітратну кислоту; реагуючи з гідроксидами та деякими оксидами, утворює відповідні нітрати:

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{\cdot }{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }\mathrm{2}\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

$\mathrm{3}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{+}\mathrm{A}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\stackrel{35-40^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{(}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{3}}$

При взаємодії з пероксидом водню оксид азоту частково окиснюється з утворенням пероксонітратної кислоти:

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\stackrel{-80^{o}C}{\to }\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

Реагуючи з металами та неметалами, проявляє сильні окисні властивості:

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{+}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{\to }\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{+}\mathrm{5}\mathrm{C}\mathrm{u}\stackrel{500^{o}C}{\to }{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{5}\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{O}$

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{+}{\mathrm{I}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\to }{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{I}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}$

У твердому стані сполука має іонну структуру (NO₂⁺)(NO₃^-), що дозволяє їй утворювати складні комплекси нітронію:

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\to }\mathrm{[}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{]}}^{\mathrm{+}}\mathrm{C}\mathrm{l}{O}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{\to }\mathrm{[}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}{]}_{\mathrm{2}}^{\mathrm{+}}\mathrm{[}{\mathrm{S}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{7}}{\mathrm{]}}^{\mathrm{2}\mathrm{-}}$

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{+}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{F}\mathrm{\to }\mathrm{[}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{]}}^{\mathrm{+}}{\mathrm{F}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

Див. також

• Нітратна кислота
• Шаблон:Iw

Джерела

• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-en
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-en
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-en
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-en
• Шаблон:Книга Шаблон:Ref-ru