Оксид азота(V)

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}}

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

Представляет собой бесцветные, очень летучие кристаллы. Разлагается при комнатной температуре, стабилен при температуре ниже Шаблон:Nobr 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 $\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\mathrm{N}-\mathrm{O}-\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$ и имеет неплоскую структуру. Кристаллы образованы ионами $\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}^{+}$ и $\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}$.

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

Получение

Путём дегидратации азотной кислоты $\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$ с помощью оксида фосфора(V) $\mathrm{P}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5$:

$2\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{P}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5⟶2\mathrm{H}\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5$.

Пропусканием сухого хлора над сухим нитратом серебра:

$4\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2⟶4\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}+2\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$,

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

Вариант лабораторного получения — реакция нитрата лития $\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$ и пентафторида брома $\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{F}{\phantom{A}}_5$ в соотношении свыше стехиометрического 3:1. В результате реакции сначала образуется фторид нитрила $\mathrm{F}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$, который далее реагирует с избытком нитрата лития:

$\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{F}{\phantom{A}}_5+3\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶3\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{F}+\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{F}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$,

$\mathrm{F}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{F}+\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5$.

Путём взаимодействия оксида азота(IV) с озоном:

$2\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$.

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

$2\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Химические свойства

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

$2\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5⟶4\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow +\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$.

Бурно реагирует с водой с образованием азотной кислоты:

$\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶2\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$.

Взаимодействует со щелочами с образованием соответствующих нитратов:

$\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}⟶2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$.

Является сильным окислителем:

$\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5+\mathrm{N}\mathrm{a}⟶\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$,

$\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5+\mathrm{I}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{I}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5+\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\uparrow$.

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

$\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5⟶2\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$.

При взаимодействии с хлороводородом образуется хлорид нитрила:

$\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}⟶\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{l}$.

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

$\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5⟶\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$,

$2\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶2\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$.

Применение

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 $\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\mathrm{B}\mathrm{F}{\phantom{A}}_4$.

Физиологическое действие и меры безопасности

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

Работа с $\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5$ 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) $\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$.

Литература

• Шаблон:Книга