Distikstofpentaoxide

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Distikstofpentaoxide
Structuurformule en molecuulmodel
Structuurformule en geometrie van N2O5
Structuurformule en geometrie van N2O5
Ruimtelijk model van N2O5
Ruimtelijk model van N2O5
Algemeen
Molecuulformule
     (uitleg)
N2O5
IUPAC-naam Distikstofpentaoxide
Andere namen Salpeterzuuranhydride
Nitroniumnitraat
Nitrylnitraat
DNPO
Watervrij salpeterzuur
Molmassa 108,01 g/mol
SMILES
[O-][N+](=O)O[N+]([O-])=O
EG-nummer 233-264-2
PubChem 66242
Beschrijving Witte, vaste stof
Fysische eigenschappen
Dichtheid (18 °C) 1,642 g/cm³
Smeltpunt [1]41 °C
Oplosbaarheid in water reageert tot HNO3 g/l
Goed oplosbaar in Chloroform
Slecht oplosbaar in Tetra
Geometrie en kristalstructuur
Kristalstructuur hexagonal
Dipoolmoment 1,39 D
Thermodynamische eigenschappen
ΔfGog 114,1 kJ/mol
ΔfHog +11,3 kJ/mol
ΔfHos −43,1 kJ/mol
Sog, 1 bar 355,6 J/mol·K
Sos 178,2 J/mol·K
Waar mogelijk zijn SI-eenheden gebruikt. Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde

Distikstofpentaoxide, ook wel distikstofpentoxide, is een verbinding met de formule N2O5 N2O5. Het een van de stikstofoxides. Het is een onstabiele, gevaarlijke verbinding die ooit, opgelost in chloroform, werd gebruikt als nitrerend reagens. Voor dat doel wordt tegenwoordig NO2BF4 gebruikt.

N2O5 heeft de zeldzame eigenschap dat die, afhankelijk van de omstandigheden, twee verschillende structuren kan aannemen. Doorgaans is het een zout, maar soms ook een polair molecuul:

Synthese en eigenschappen[bewerken]

N2O5 is voor het eerst beschreven door Deville in 1840: Hij liet AgNO3 reageren met Cl2 tot onder andere N2O5.[2][3] Andere methoden zijn:

  • Elektrolyse van salpeterzuur in aanwezighheid van N2O4.[4]
  • Voor een kleinschalige laboratoriumsynthese wordt HNO3 gedehydrateerd met P2O5:[5]

De hydrolyse van N2O5 geeft salpeterzuur. Distikstofpentoxide kan daarmee opgevat worden als het anhydride van salpeterzuur:

N2O5 bestaat als kleurloze kristallen die iets boven kamertemperatuur sublimeren. Daarnaast is het zout bij kamertemperatuur niet echt stabiel: het ontleed bij 20 °C met een halfwaardetijd van ongeveer 10 uur langzaam in NO2 en O2. Bij 0 °C is de halfwaardetijd ongeveer 10 dagen. [6][7]

Structuur[bewerken]

Lewisstructuur van N2O5 in de gasfase.

Vast N2O5 is een zout, opgebouwd uit gescheiden kationen en anionen. Het kation is het lineaire nitronium-ion NO2+, het anion is het vlakke nitraat-ion. De vaste stof kan met even veel recht nitroniumnitraat genoemd worden. Beide stikstofatomen hebben een oxidatiegetal van +5.

Echte moleculen O2N–O–NO2 bestaan in de gasfase na sublimatie van de vaste stof of als deze in apolaire oplosmiddelen als tetra wordt opgelost. In de gasfase is de hoek O–N–O 133° en de hoek N–O–N 114°. Als gasvormig N2O5 snel wordt afgekoeld ontstaat een metastabiele vaste moleculaire vorm, bij temperaturen boven −70 °C wordt deze exotherm omgezet in dem ionogene vorm.[5]

Reacties en toepassingen[bewerken]

  • Distikstofpentaoxide, als oplossing in chloroform, is toegepast als reagens om nitrogroepen in organische moleculen te introduceren. De volgende reactievergelijking geldt (Ar staat hier voor de rest van het aromatische molecuul):
Voor deze reactie wordt tegenwoordig het stabielere nitroniumtetrafluorboraat gebruikt.

Gevaren[bewerken]

N2O5 is een sterke oxidator, die explosieve mengsels vormt met organische verbindingen en ammoniumzouten. De ontleding van distikstofpentaoxide leidt tot zeer toxische dampen van stikstofdioxide.