Pentóxido de dinitrogênio

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Pentóxido de dinitrogênio
Alerta sobre risco à saúde
Dinitrogen-pentoxide-3D-balls.png
Dinitrogen-pentoxide-2D.png
Outros nomes Óxido de nitrogénio (V)
Anidrido nítrico
dnpo
Identificadores
Número CAS 10102-03-1
PubChem 66242
Propriedades
Fórmula química N2O5
Massa molar 107.98 g mol-1
Aparência sólido branco
Densidade 1.642 g/cm3 (18 °C), sólido
Ponto de fusão

41 °C (sob pressão
para suprimir a sublimação)

Ponto de ebulição

47 °C subl.

Solubilidade em água reage com a água, formando ácido nítrico
Solubilidade solúvel em clorofórmio
Estrutura
Geometria de
coordenação
linear entre o N2O e planar entre o NO3
Termoquímica
Entalpia padrão
de formação
ΔfHo298
-43.1 kJ/mol (s)
+11.3 kJ/mol (g)
Entropia molar
padrão
So298
178.2 J K-1 mol-1 (s)
355.6 J K-1 mol-1 (g)
Riscos associados
Principais riscos
associados
Oxidante forte, forma
um ácido forte quando em contacto com água
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
3
0
OX
Compostos relacionados
Outros catiões/cátions Pentóxido de fósforo
Dióxido de carbono
Óxidos de nitrogênio relacionados Óxido nitroso
Óxido nítrico
Trióxido de dinitrogênio
Dióxido de nitrogênio
Tetróxido de dinitrogênio
Compostos relacionados Ácido nítrico
Exceto onde denotado, os dados referem-se a
materiais sob condições normais de temperatura e pressão

Referências e avisos gerais sobre esta caixa.
Alerta sobre risco à saúde.

Pentóxido de dinitrogênio (fórmula N2O5) é um composto químico, sólido, branco, também conhecido por anidrido nítrico e citado como pentóxido de nitrogênio. O pentóxido de dinitrogênio encontra-se em estado sólido à temperatura ambiente (ao contrário dos outros óxidos de nitrogênio) e tem o ponto de fusão aos 30 °C.

N2O5 é um dos óxidos binários do nitrogênio, uma família de compostos que contém somente nitrogênio e oxigênio.

É estável num local sombrio e a temperaturas inferiores a 8 °C.

De todos os óxidos de nitrogênio é o que apresenta maior força de ionização, o que lhe confere grande capacidade de combustão. Este óxido tem um número de oxidação de +5.

É altamente reactivo, instável, e ao misturar-se com água produz ácido nítrico; é utilizado na preparação de explosivos. É um oxidante potencialmente perigoso que somente é usado como um reagente quando dissolvido em clorofórmio para nitrações mas tem largamente sido substituído pelo NO2BF4 (tetrafluoroborato de nitrônio).

N2O5 é um raro exemplo de um composto que adota duas estruturas dependendo das condições: mais comumente é um sal, mas sob outras condições é uma molécula apolar:

N2O5 [NO2+][NO3]

Síntese e propriedades[editar | editar código-fonte]

N2O5 foi primeiramente descrito por Deville em 1840, que o preparou por tratar AgNO3 com Cl2.[1] Uma síntese laboratorial recomendada implica desidratação de ácido nítrico (HNO3) com óxido de fósforo (V):[2]

P4O10 + 12 HNO3 → 4 H3PO4 + 6 N2O5

No processo reverso, N2O5 reage com água (hidrolisando-se) para produzir ácido nítrico. Então, o pentóxido de nitrogênio é o anidrido do ácido nítrico:

N2O5 + H2O → 2 HNO3

N2O5 existe como cristais incolores que sublimam levemente sob temperatura ambiente. O sal eventualmente decompõe-se à temperatura em NO2 e O2.[3]

Estrutura[editar | editar código-fonte]

Estrutura de Lewis da fase gás de N2O5

N2O5 sólido é um sal, consistindo se ânions e cátions separados. O cátion é o íon nitrônio linear NO2+ e o ânion é o íon nitrato planar NO3. Então, o sólido deveria ser chamado nitrato de nitrônio. Mas os nitrogênios centrais tem estado de oxidação +5.

A molécula intacta O2N–O–NO2 existe na fase gás (obtida por sublimação de N2O5) e quando o sólido é extraído em solventes apolares tais como CCl4. Na fase gás, o ângulo O–N–O é 133° e o ângulo N–O–N é 114°. Quando N2O5 gasoso é resfriado rapidamente ("extinto"), pode-se obter a forma molecular metaestável, a qual exotermicamente converte-se à forma iônica acima de −70 °C.[2]

Reações e aplicações[editar | editar código-fonte]

Pentóxido de dinitrogênio, por exemplo como uma solução em clorofórmio, tem sido usado como um reagente para introduzir a funcionalidade NO2. Esta reação de nitração é representada como segue:

N2O5 + Ar–H → HNO3 + Ar–NO2

onde Ar representa uma estrutura areno.

N2O5 é de interesse para a preparação de explosivos.[4]

NO2BF4[editar | editar código-fonte]

A substituição da porção NO3 de N2O5 com BF4 resulta em NO2BF4 (CAS#13826-86-3). Este sal mantém a alta reatividade do NO2+, mas é termicamente estável, decompondo-se a aproximadamente 180°C (em NO2F e BF3). NO2BF4 tem sido usado para nitrar uma variedade de compostos orgânicos, especialmente arenos e heterocíclicos. De maneira interessante, a reatividade do NO2+ pode ser reforçada com ácidos fortes que geram o "super-eletrófilo" HNO22+.

Considerações de segurança[editar | editar código-fonte]

N2O5 é um oxidante enérgico que forma misturas explosivas com compostos orgãnicos e sais de amônio. A decomposição de pentóxido de dinitrogênio produz o gás altamente tóxico dióxido de nitrogênio.

Referências[editar | editar código-fonte]

  1. M.H. Deville, Campt. Rend. Acad. Sci. Paris 28 (1849)
  2. a b Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001), Inorganic Chemistry, San Diego: Academic Press, ISBN 0-12-352651-5
  3. «Nitrogen(V) Oxide», Inorg. Synth., 3: 78–81, 1950 
  4. Talawar, M. B.; Sivabalan, R.; Polke, B. G.; Nair, U. R.; Gore, G. M.; Asthana, S. N. "Establishment of Process Technology for the Manufacture of Dinitrogen Pentoxide and its Utility for the Synthesis of Most Powerful Explosive of Today--CL-20", Journal of Hazardous Materials, 2005, volume 124, pages 153-64.