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.M.H. Deville, Campt. Rend. Acad. Sci. Paris 28 (1849) Uma síntese laboratorial recomendada implica desidratação de ácido nítrico (HNO3) com óxido de fósforo (V):Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001), Inorganic Chemistry, San Diego: Academic Press, ISBN 0-12-352651-5
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 thumb|left|Estrutura de Lewis da fase gás de N2O5
N2O5</sub> 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</sub>) 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</sub> 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.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.
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.
Referências
Nitrogenio, pentoxido de di- Oxido de dinitrogenio, pent- Categoria:Nitratos Categoria:Compostos inorgânicos de nitrogênio Categoria:Anidridos de ácido Categoria:Óxidos ácidos