Преглед на кодот на Динитроген пентооксид

'''Динитроген пентооксид''' (исто така познат како '''азот пентооксид''' или '''азотен анхидрид''') е [[хемиско соединение]] со [[Хемиска формула|формулата]] '''{{Хем2|N2O5}}'''. Тој е еден од бинарните [[азотни оксиди]], фамилија на соединенија кои содржат само [[азот]] и [[кислород]]. Постои како безбојни кристали кои се сублимираат малку над собната температура, давајќи безбоен гас.<ref name="conn1979">Connell, Peter Steele. (1979) ''[https://escholarship.org/uc/item/5dn1m436 The Photochemistry of Dinitrogen Pentoxide]''.</ref>

Динитроген пентооксид е нестабилен и потенцијално опасен оксидатор кој некогаш се користел како [[реагенс]] кога се растворал во [[хлороформ]] за нитрации, но во голема мера бил заменет со нитрониум тетрафлуороборат ({{Хем2|NO2BF4}}).

{{Хем2|N2O5}} е редок пример за соединение кое има две структури во зависност од ситуацијата. Цврстата структура е сол, нитрониум нитрит, која се состои од одвоени катјони на нитрониум ({{Хем2|[NO2]+}}) и нитратни анјони ({{Хем2|[NO3]-}}); но во гасовита состојба и во други ситуации претставува ковалентно сврзана молекула.

== Историја ==
{{Хем2|N2O5}} првпат бил регистриран од Девил во 1840 година, кој го подготвил на тој начин што помешал сребро нитрат ({{Хем2|AgNO3}}) со хлор.<ref>{{Наведено списание|last=Deville, M.H.|year=1849|title=Note sur la production de l'acide nitrique anhydre|url=https://archive.org/details/comptesrendusheb28acad/page/257|journal=Compt. Rend.|volume=28|pages=257–260}}</ref><ref name="b1">{{Наведена книга|url=https://books.google.com/books?id=rqZROysoS7QC&pg=PA117|title=High Energy Materials: Propellants, Explosives and Pyrotechnics|last=Agrawal, Jai Prakash|date=2010|publisher=Wiley-VCH|isbn=978-3-527-32610-5|page=117|access-date=20 September 2011}}</ref>

== Структура и физички својства ==
Чисто цврстиот {{Хем2|N2O5}} е [[Соли|сол]], составена од одвоени линеарни јони на нитрониум {{Хем2|NO2+}} и рамни тригонални [[нитрат]]ни анјони {{Хем2|NO3-}} . Двата [[азот]]ни центри имаат [[Оксидационен број|оксидациона состојба]] +5. Се кристализира во вселенската група ''D''{{su|p=4|b=6''h''}}

{{su|p=4|b=6''h''}} (''C''6/''mmc'') со ''Z''&nbsp;=&nbsp;2, со {{Хем2|NO3-}} анјони во местата ''D''<sub>3''h''</sub>и на {{Хем2|NO2+}} катјони во местата ''D''<sub>3''d''</sub>.<ref name="wils1982">{{Наведено списание|last=Wilson|first=William W.|last2=Christe|first2=Karl O.|year=1987|title=Dinitrogen pentoxide. New synthesis and laser Raman spectrum|journal=Inorganic Chemistry|volume=26|issue=10|pages=1631–1633|doi=10.1021/ic00257a033}}</ref>

Притисокот на пареата ''P'' (во atm) како функција од температурата ''T'' (во [[келвин]] ), во опсег 211 to 305 К (-62 до 32&nbsp;°C), е приближно одреден со формулата

: <math> \ln P = 23.2348 - \frac{7098.2}{T}</math>

кој е околу 48 torr на 0&nbsp;°C, 424 torr на 25&nbsp;°C и 760 torr на 32&nbsp;°C (9&nbsp;°C под точката на топење).<ref name="mcda1988">{{Наведено списание|last=McDaniel|first=A. H.|last2=Davidson|first2=J. A.|last3=Cantrell|first3=C. A.|last4=Shetter|first4=R. E.|last5=Calvert|first5=J. G.|year=1988|title=Enthalpies of formation of dinitrogen pentoxide and the nitrate free radical|journal=The Journal of Physical Chemistry|volume=92|issue=14|pages=4172–4175|doi=10.1021/j100325a035}}</ref>

Во гасната фаза, или кога се раствора во неполарни растворувачи, како што е јаглерод тетрахлорид, соединението постои како [[Ковалентна врска|ковалентно врзани]] молекули {{Хем2|O2N\sO\sNO2}}. Во гасната фаза, теоретските пресметки за минималната енергетска конфигурација укажуваат на тоа дека {{Хем2|O\sN\sO}} агол во секое{{Хем2|\sNO2}} крило е околу 134° и на {{Хем2|N\sO\sN}} аголот  е околу 112°. Во таа конфигурација, двете{{Хем2|\sNO2}} групите се ротираат околу 35° околу врските до централниот кислород, подалеку од {{Хем2|N\sO\sN}} рамнина. Така, молекулата има облик на пропелер, со една оска од 180° ротациона симетрија (''C'' <sub>2</sub>) <ref name="parth1996">{{Наведено списание|last=Parthiban|first=S.|last2=Raghunandan|first2=B.N.|last3=Sumathi|first3=R.|year=1996|title=Structures, energies and vibrational frequencies of dinitrogen pentoxide|journal=Journal of Molecular Structure: Theochem|volume=367|pages=111–118|doi=10.1016/S0166-1280(96)04516-2}}</ref>

Кога гасовитиот {{Хем2|N2O5}} се лади брзо („изгаснат“), може да се добие метастабилна молекуларна форма, која егзотермично се претвора во јонска форма над -70&nbsp;°C.<ref name="Holl">{{Holleman&Wiberg}}</ref>

Гасовитиот {{Хем2|N2O5}} апсорбира [[Ултравиолетово зрачење|ултравиолетова светлина]] со дисоцијација во [[Радикал (хемија)|слободните радикали]] [[азот диоксид]] {{Хем2|NO2^{•}|}} и азот триоксид {{Хем2|NO3^{•}|}} (ненаполнет нитрат). Апсорпциониот спектар има широк опсег со максимум на бранова должина 160&nbsp;[[Нанометар|nm]] .<ref name="osbo2000">{{Наведено списание|last=Osborne|first=Bruce A.|last2=Marston|first2=George|last3=Kaminski|first3=L.|last4=Jones|first4=N.C|last5=Gingell|first5=J.M|last6=Mason|first6=Nigel|last7=Walker|first7=Isobel C.|last8=Delwiche|first8=J.|last9=Hubin-Franskin|first9=M.-J.|year=2000|title=Vacuum ultraviolet spectrum of dinitrogen pentoxide|journal=Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer|volume=64|pages=67–74|doi=10.1016/S0022-4073(99)00104-1}}</ref>

== Подготовка ==
Препорачаната лабораториска синтеза вклучува дехидрација на [[азотна киселина]] ({{Хем2|HNO3}}) со [[Фосфор пентоксид|фосфор(V) оксид]]:<ref name="Holl" />

: {{Хем2|P4O10 +  12 HNO3 → 4 H3PO4 + 6 N2O5}}

Друг лабораториски процес е реакцијата на литиум нитрат {{Хем2|LiNO3}} и бром пентафлуорид {{Хем2|BrF5}}, во сооднос кој надминува 3:1. Реакцијата прво формира нитрил флуорид {{Хем2|FNO2}} кој дополнително реагира со литиум нитрат:<ref name="wils1982" />

: {{Хем2|BrF5 + 3 LiNO3 → 3 LiF + BrONO2 + O2 + 2 FNO2}}
: {{Хем2|FNO2 + LiNO3 → LiF + N2O5}}

Соединението може да се создаде и во гасната фаза со реакција на [[азот диоксид]] {{Хем2|NO2}} или {{Хем2|N2O4}} со [[озон]]:<ref name="yao1982">{{Наведено списание|last=Yao|first=Francis|last2=Wilson|first2=Ivan|last3=Johnston|first3=Harold|year=1982|title=Temperature-dependent ultraviolet absorption spectrum for dinitrogen pentoxide|journal=The Journal of Physical Chemistry|volume=86|issue=18|pages=3611–3615|doi=10.1021/j100215a023}}</ref>

: {{Хем2|2 NO2 + O3 → N2O5 + O2}}

Сепак, производот [[Катализа|го катализира]] брзото распаѓање на озонот:<ref name="yao1982" />

: {{Хем2|2 O3 + N2O5 → 3 O2 + N2O5}}

Динитроген пентооксид се формира и кога мешавина од кислород и азот се пренесува преку електрично празнење.<ref name="wils1982" /> Друг пат се реакциите на фосфорил хлорид {{Хем2|POCl3}} или нитрил хлорид {{Хем2|NO2Cl}} со [[сребро нитрат]] {{Хем2|AgNO3}} <ref name="wils1982" /><ref name="garry"/>

== Реакции ==
Динитроген пентооксид реагира со вода ([[хидролиза]]) за да произведе [[азотна киселина]]{{Хем2|HNO3}}. Така, динитроген пентооксид е [[Киселински оксид|анхидрид]] на азотна киселина:<ref name="Holl" />

: {{Хем2|N2O5 + H2O → 2 HNO3}}

Растворите на динитроген пентоксид во азотна киселина може да се видат како азотна киселина со повеќе од 100% концентрација. Фазен дијаграм на системот {{Хем2|H2O}} -{{Хем2|N2O5}} го покажува добро познатиот негативен азеотроп на 60% {{Хем2|N2O5}} (односно, 70% {{Хем2|HNO3}} ), позитивен азеотроп на 85,7 %{{Хем2|N2O5}} (100% {{Хем2|HNO3}} ), и уште еден негативен од 87,5% {{Хем2|N2O5}} („102% {{Хем2|HNO3}} ").<ref name="lloyd1955">{{Наведено списание|last=Lloyd|first=L.|last2=Wyatt|first2=P. A. H.|year=1955|title=The vapour pressures of nitric acid solutions. Part I. New azeotropes in the water–dinitrogen pentoxide system|journal=J. Chem. Soc.|pages=2248–2252|doi=10.1039/JR9550002248}}</ref>

Реакцијата со [[хлороводород]] {{Хем2|HCl}} исто така дава азотна киселина и нитрил хлорид {{Хем2|NO2Cl}} :<ref name="wilk1976">{{Наведено списание|last=Wilkins|first=Robert A.|last2=Hisatsune|first2=I. C.|year=1976|title=The Reaction of Dinitrogen Pentoxide with Hydrogen Chloride|journal=Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals|volume=15|issue=4|pages=246–248|doi=10.1021/i160060a003}}</ref>

: {{Хем2|N2O5 + HCl → HNO3 + NO2Cl}}

Динитроген пентооксид на крајот се распаѓа на собна температура во [[Азот диоксид|{{Хем2|NO2}}]] и [[Кислород|{{Хем2|O2}}]].<ref name="yao1982" /><ref>{{Наведено списание|last=Gruenhut|first=N. S.|last2=Goldfrank|first2=M.|last3=Cushing|first3=M. L.|last4=Caesar|first4=G. V.|last5=Caesar|first5=P. D.|last6=Shoemaker|first6=C.|date=1950|title=Nitrogen(V) Oxide (Nitrogen Pentoxide, Dinitrogen Pentoxide, Nitric Anhydride)|journal=Inorganic Syntheses|pages=78–81|doi=10.1002/9780470132340.ch20}}</ref> Распаѓањето е занемарливо ако цврстото тело се одржува на 0&nbsp;°C, во соодветно инертни контејнери.<ref name="wils1982" />

Динитроген пентооксид реагира со [[амонијак]] {{Хем2|NH3}} да даде неколку производи, вклучувајќи азотен оксид {{Хем2|N2O}}, [[амониум нитрат]] {{Хем2|NH4NO3}}, нитрамид {{Хем2|NH2NO2}} и амониум динитрамид {{Хем2|NH4N(NO2)2}}, во зависност од условите на реакцијата.<ref name="fren2002">{{Наведено списание|last=Frenck|first=C.|last2=Weisweiler|first2=W.|year=2002|title=Modeling the Reactions Between Ammonia and Dinitrogen Pentoxide to Synthesize Ammonium Dinitramide (ADN)|journal=Chemical Engineering & Technology|volume=25|issue=2|page=123|doi=10.1002/1521-4125(200202)25:2<123::AID-CEAT123>3.0.CO;2-W}}</ref>

=== Распаѓање на динитроген пентооксид на високи температури ===
Динитроген пентооксид помеѓу високи температури од 600 and 1,100 К (327-827&nbsp;°C), се разложува во два последователни стехиометриски чекори:

: {{Хем2|N2O5 → NO2 + NO3}}
: {{Хем2|2 NO3 → 2 NO2 + O2}}

Во ударниот бран,{{Хем2|N2O5}} се распаѓа стехиометриски на [[азот диоксид]] и [[кислород]]. На температури од 600&nbsp;К и повисоко, азот диоксидот е нестабилен во однос на [[Азотни оксиди|азотниот оксид]] {{Хем|NO}} и кислородот. За [[топлинското разложување]] од 0,1&nbsp;mM азот диоксид на 1000 К поознато е дека се потребни околу две секунди.<ref name="garry">{{Наведено списание|last=Schott|first=Garry|last2=Davidson|first2=Norman|year=1958|title=Shock Waves in Chemical Kinetics: The Decomposition of N<sub>2</sub>O<sub>5</sub> at High Temperatures|journal=Journal of the American Chemical Society|volume=80|issue=8|pages=1841–1853|doi=10.1021/ja01541a019}}</ref>

=== Распаѓање на динитроген пентооксид во јаглерод тетрахлорид на 30&nbsp;°C ===
Освен разградувањето на {{Хем2|N2O5}} на високи температури, може да се разложи и во јаглерод тетрахлорид {{Хем2|CCl4}} на 30&nbsp;°C (303 К).<ref name="Herrera">Jaime, R. (2008).</ref> И двата {{Хем2|N2O5}} и {{Хем2|NO2}} се растворливи во {{Хем2|CCl4}} и остануваат во раствор додека кислородот е нерастворлив и излегува. Волуменот на кислородот формиран во реакцијата може да се мери во гасна бирета. По овој чекор можеме да продолжиме со разградување, мерејќи ја количината на {{Хем2|O2}} што се произведува со текот на времето бидејќи единствената форма да се добие {{Хем2|O2}} е со {{Хем2|N2O5}} распаѓање. Равенката подолу се однесува на распаѓање на {{Хем2|N2O5}} во {{Хем2|CCl4}} :

: {{Хем2|2 N2O5 → 4 NO2 + O2(g)}}

И оваа реакција го следи [[Равенка на брзина на реакција|законот за стапка]] од прв ред кој гласи:

: <math>-\frac{d[\mathrm{A}]}{dt} = k [\mathrm{A}]</math>

=== Распаѓање на азотен пентооксид во присуство на азотен оксид ===
{{Хем2|N2O5}} може да се распадне во присуство на азотен оксид {{chem2|NO}}:

: {{Хем2|N2O5 + NO → 3 NO2}}

== Атмосферска појава ==
Во [[атмосфера]]та, динитроген пентооксид е важен резервоар на {{Хем2|NO_{''x''}|}} видови кои се одговорни за [[Осиромашување на озонскиот слој|осиромашување на озонската обвивка]]: неговото формирање обезбедува нулти циклус со кој {{Хем2|NO}} и {{Хем2|NO2}} се привремено задржани во нереактивна состојба.<ref>{{Наведена книга|title=Chemistry of the upper and lower atmosphere : theory, experiments, and applications|last=Finlayson-Pitts|first=Barbara J.|last2=Pitts|first2=James N.|date=2000|publisher=Academic Press|isbn=9780080529073|location=San Diego|oclc=162128929}}</ref> Соодносот на мешање од неколку делови на милијарда по волумен е забележан во загадените региони на ноќната тропосфера.<ref>{{Наведено списание|last=Wang|first=Haichao|last2=Lu|first2=Keding|last3=Chen|first3=Xiaorui|last4=Zhu|first4=Qindan|last5=Chen|first5=Qi|last6=Guo|first6=Song|last7=Jiang|first7=Meiqing|last8=Li|first8=Xin|last9=Shang|first9=Dongjie|year=2017|title=High N<sub>2</sub>O<sub>5</sub> Concentrations Observed in Urban Beijing: Implications of a Large Nitrate Formation Pathway|journal=Environmental Science and Technology Letters|volume=4|issue=10|pages=416–420|doi=10.1021/acs.estlett.7b00341}}</ref> Динитроген пентооксид, исто така, е забележан во стратосферата <ref>{{Наведено списание|last=Rinsland, C.P.|year=1989|title=Stratospheric N<sub>2</sub>O<sub>5</sub> profiles at sunrise and sunset from further analysis of the ''ATMOS/Spacelab 3'' solar spectra|journal=Journal of Geophysical Research|volume=94|pages=18341–18349|bibcode=1989JGR....9418341R|doi=10.1029/JD094iD15p18341}}</ref> на слични нивоа, формирањето на резервоарот е постулирано при разгледувањето на збунувачките набљудувања на ненадеен пад во стратосферските нивоа на {{Хем2|NO2}} над 50&nbsp;°N, таканаречената „ноксонска карпа“.

== Опасности ==
{{Хем2|N2O5}} претставува силно оксидациско средство кое формира експлозивни смеси со органски соединенија и амониумови соли. Распадот на динитроген пентоксид создава високо токсичен гас на азот диоксид.

== Наводи ==
{{Наводи}}

== Цитирани извори ==

* {{Наведена книга|title=[[CRC Handbook of Chemistry and Physics]]|date=2016|publisher=[[CRC Press]]|isbn=9781498754293|editor-last=Haynes, William M.|edition=97th}}

[[Категорија:Нитрати]]
[[Категорија:Кисели оксиди]]
[[Категорија:Кисели анхидриди]]
[[Категорија:Азотни оксиди]]
[[Категорија:Статии со извори на германски (de)]]