Оксид азота (V)
Оксид азота (V) | |
![]() | |
![]() | |
Общие | |
---|---|
Систематическое наименование |
Оксид азота(V)
|
Химическая формула | |
Рац. формула | |
Физические свойства | |
Состояние | бесцветные кристаллы |
Молярная масса | 108,011 г/моль |
Плотность | 1,642 г/см³ |
Термические свойства | |
Т. плав. | +32,3 |
Т. кип. | возгоняется при 47 °C |
Т. разл. | начало +10 |
Энтальпия образования | 13,3 кДж/моль |
Классификация | |
Рег. номер CAS | 10102-03-1 |
SMILES | [N+](=O)([O-])O[N+](=O)[O-] |
Безопасность | |
Токсичность | Токсичен, окислитель, |
NFPA 704 | |
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного. |
Оксид азота (V) (пентаоксид азота, пентаоксид диазота, нитрат нитрила, нитрат нитрония, азотный ангидрид) — высший оксид азота , в котором степень окисления азота достигает +5.
Представляет собой бесцветные кристаллы. В стандартных условиях это вещество хорошо растворимо в воде и вступает с ней в реакцию. При хранении оксид азота постепенно разрушается, а при повышении температуры происходит его разложение со взрывом[1]. Проявляет выраженные кислотные свойства. Сильный окислитель[1]. Токсичен[2].
История открытия[править]
В 1849 году французский химик Анри Этьен Сент-Клер Девиль успешно синтезировал азотный ангидрид () путём проведения химической реакции между хлором и сухим нитратом серебра[3].
Свойства вещества[править]
Химическое строение[править]

Оксид азота (V) в твёрдом состоянии представляет собой ионное соединение, включающее катионы нитрозила () и анионы нитрата (). В газообразной фазе и в растворах оксид азота (V) существует в виде молекул N₂O₅[4].
Молекула диоксида азота () представляет собой соединение, в котором центральный атом кислорода координирует два атома азота, расположенных по обе стороны от него. Каждый из этих атомов азота, в свою очередь, связан с двумя атомами кислорода на концах молекулы[5].
В молекуле содержится 40 валентных электронов: азот имеет 5 валентных электронов, а кислород — 6. Таким образом, каждый атом азота использует по 3 электрона на связь с двумя атомами кислорода, что в сумме даёт 6 электронов. Концевые атомы кислорода используют по 2 электрона на связь с азотом, что также составляет 4 электрона[5].
Центральный атом кислорода, в свою очередь, использует 6 электронов на связь с азотом. Однако это не удовлетворяет правилу октета, согласно которому атом должен иметь 8 электронов на внешнем энергетическом уровне[5].
В молекуле центральный атом кислорода удовлетворяет октету за счёт формального разделения заряда и взаимодействия с обоими атомами азота. Таким образом, молекула имеет структуру , где центральный атом кислорода окружён двумя атомами азота, каждый из которых также связан с двумя атомами кислорода на концах. Это позволяет удовлетворить октеты всех атомов в молекуле[5].
Физические свойства[править]
Бесцветные, гексагональные кристаллы. Температура сублимации: +32,3 0С. Стандартная молярная теплоёмкость при постоянном давлении 143 Дж/моль·K. Растворим в хлороформе. С водой реагирует[6].
Химические свойства[править]
Кислотные свойства[править]
Присоединение воды, образование азотной кислоты[править]
При взаимодействии кислотного оксида азота(V) с водой образуется азотная кислота. Оксид азота(V) являются устойчивым только при низких температурах[7].
Взаимодействие кислотных оксидов с раствором аммиака[править]
Кислотные оксиды могут взаимодействовать с раствором аммиака. В данном случае, при реакции оксида азота(V) с молекулами аммиака и водой образуются молекулы нитрата аммония[7].
Взаимодействие кислотных оксидов и оснований[править]
При взаимодействии кислотного оксида азота(V) с гидроксидом натрия происходит образование нитрата натрия и воды[7].
Взаимодействие кислотных и основных оксидов[править]
Оксид азота(V) реагирует с оксидом кальция, образуя нитрат кальция[7].
Взаимодействие с оксидом хлора (I)[править]
При охлаждении жидким воздухом оксид азота(V) реагирует с гемиоксидом хлора (Cl2O). Получается нитрат хлора. Оксид азота(V) окисляет гемиоксид хлора. Реакцию проводят при низкой температуре, чтобы избежать разложения веществ. Полученный нитрат хлора важен в химической промышленности[8].
Окислительная способность азота (+5)[править]
Разложение оксидов[править]
В процессе разложения молекул оксида азота(V) происходит образование молекул оксида азота(IV) и выделение кислорода. Азот, находящийся в степени окисления +5, демонстрирует выраженные окислительные свойства, способствуя окислению кислорода, который находится в состоянии окисления -2. Этот процесс может протекать самопроизвольно в течение нескольких часов или же при нагревании может сопровождаться взрывом[8].
Окисление неметаллов[править]
Оксид азота (V) является сильным окислителем. Продукты реакции с участием этого вещества зависят от конкретных условий протекания реакции, таких как температура, давление и концентрация реагентов, а также от восстановительных свойств другого реагента, участвующего в процессе. В зависимости от этих факторов, продуктами реакции могут быть различные соединения. Например, это может быть оксид азота(II) (NO), либо молекулярный азот (N₂)[9].
.
Окисление металлов[править]
Окисление металлов оксидом азота (V) приводит к образованию разнообразных продуктов, что обусловлено как восстановительной способностью металла, так и условиями протекания реакции[10].
Оксид азота(V) (), при взаимодействии с цинком (Zn) приводит к образованию оксида цинка (). В процессе данной химической реакции наблюдается процесс окисления металлического цинка и одновременное восстановление N₂O₅ до молекулярного азота (N₂) и кислорода (O₂). Для инициации и поддержания протекания указанной реакции необходимо воздействие внешнего источника тепла[10].
Способы получения[править]
Окисление диоксида азота[править]
Реакция окисления диоксида азота () озоном (O3) для получения оксида азота (V) () может быть представлена следующим уравнением[11]:
Обезвоживание азотной кислоты[править]
Способ получения оксида азота (V) — обезвоживание азотной кислоты (HNO3) с помощью сильного водоотнимающего вещества, такого как оксид фосфора(V) (). Реакция может быть представлена следующим уравнением[11]:
Действие хлора на нитрат серебра (I)[править]
Взаимодействие сухого нитрата серебра и сухого хлора. Реакция описывается следующим уравнением[12]:
Хлор выступает в роли окислителя, а кислород — в роли восстановителя. В результате реакции образуются оксид азота(V) (N₂O₅), кислород (O₂) и хлорид серебра (). Эти продукты имеют важное значение в химической промышленности и аналитической химии[12].
Применение[править]
Данный реагент () применяется как мягкий нитрующий агент в сфере органической химии. Он используется для введения нитрогруппы (-NO₂) в молекулы органических соединений. Этот процесс называется нитрованием и является важным методом синтеза различных органических веществ, включая красители, взрывчатые вещества, фармацевтические препараты и другие соединения[10].
Уровень опасности и меры предосторожности[править]
Как и другие оксиды азота, пентаоксид диазота () обладает высокой токсичностью. Манипуляции с этим соединением требуют особой осторожности ввиду его способности к быстрому вступлению в реакции при нормальных условиях, сопровождающихся значительным выделением газообразных продуктов. При контакте с органическими веществами существует риск взрыва. Помимо этого, разложение приводит к образованию высокотоксичного диоксида азота ()[8].
Источники[править]
- ↑ 1,0 1,1 Еремин В. В., Антипин Р. Л., Дроздов А. А., Карпова Е. В., Рыжова О. Н. Химия : углублённый курс подготовки к ЕГЭ. — М: Эксмо, 2020. — С. 299-300. — ISBN 978-5-04-104070-3.
- ↑ Оксиды азота • Химия, Элементы VA группы - пниктогены. Фоксфорд Учебник. Проверено 6 января 2025.
- ↑ Анри Этьенн Сент-Клер Девиль - Биография. Кафедра физической и коллоидной химии имени профессора В. А. Когана. Проверено 6 января 2025.
- ↑ Оксид азота (V) N2O5. Томский государственный университет. Проверено 5 января 2025.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 [www.geeksforgeeks.org/dinitrogen-pentoxide-formula/ Dinitrogen Pentoxide Formula - Structure, Properties, Uses, Sample Questions]. GeeksforGeeks (2023-12-20). Проверено 6 января 2025.
- ↑ Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. — Л: Химия, 1978. — С. 50.
- ↑ 7,0 7,1 7,2 7,3 Абрамов В. А. Оксид азота(V), химические свойства, получение. Acetyl. Проверено 6 января 2025.
- ↑ 8,0 8,1 8,2 Оксид азота(V). Портал врачей Нижегородской области и города Нижнего Новгорода. Проверено 6 января 2025.
- ↑ Оксид азота (V) — свойства, получение и применение. Chemical Portal. Проверено 6 января 2025.
- ↑ 10,0 10,1 10,2 Оксиды азота. Общая характеристика, химические свойства. Pangenes.ru. Проверено 6 января 2025.
- ↑ 11,0 11,1 Степанов В. Н. Оксид азота V: получение и химические свойства. Chemege.ru. Проверено 6 января 2025.
- ↑ 12,0 12,1 Некрасов Б. В. Общая химия. — М: Химия, 1973. — С. 433.
Литература[править]
- Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И. Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1 (Абл — Дар). — 623. с.
![]() | Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Знание.Вики» («znanierussia.ru») под названием «Оксид азота(V)», расположенная по следующим адресам:
Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Знание.Вики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?». |
---|