Pentóxido de dinitrogênio

Pentóxido de dinitrogênio
Pentóxido de dinitrogênio
Nomes
Outros nomes	Óxido de nitrogénio (V) Anidrido nítrico dnpo
Pentóxido de dinitrogênio Identificadores Número CAS 10102-03-1 PubChem 66242
Pentóxido de dinitrogênio Propriedades Fórmula química N2O5 Massa molar 107.983 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
Pentóxido de dinitrogênio Estrutura Geometria de coordenação linear entre o N2O e planar entre o NO3
Pentóxido de dinitrogênio 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)
Pentóxido de dinitrogênio Riscos associados Principais riscos associados Oxidante forte, forma um ácido forte quando em contacto com água NFPA 704 0 3 0
Pentóxido de dinitrogênio 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
Página de dados suplementares
Estrutura e propriedades	n, εr, etc.
Dados termodinâmicos	Phase behaviour Solid, liquid, gas
Dados espectrais	UV, IV, RMN, EM
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

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

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.

Estrutura

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.

Reações e aplicações

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.

NO₂BF₄

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

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.