五氧化二氮

微溶於水的無色柱狀結晶體

五氧化二氮(化學式:N2O5),又稱硝酐,是硝酸的酸酐。通常狀態下呈無色柱狀結晶體,均微溶於水,水溶液呈酸性。分子量108.2,密度2.05 g/cm3 (固) 32℃時升華並明顯分解。47℃時完全分解。溶於水和氯仿,在熱水中分解,在硝酸中分解緩慢,其氯仿溶液在-20℃時可存放1周。具有強氧化性,能使苯、丙三醇、纖維素等硝化。與過氧化氫作用生成過氧硝酸(HO2NO2)。通常狀態下呈無色柱狀結晶體,均微溶於水,水溶液呈酸性。有吸濕性,有毒。溶於熱水時生成硝酸。熔點32.5℃,易升華,易分解。

分子結構


五氧化二氮
五氧化二氮
五氧化二氮形,存離域π鍵。
五氧化二氮雜化,含σ鍵離域π鍵。圖氧原子(除了中間那個以外)實際上是等價的。一般地,在標況下,五氧化二氮為無色固體,在漫射光和280K以下穩定,在氣態時不穩定。
,固狀態,離構:(硝醯陽離子)和 NO(硝酸根離子),其中陽離子呈直線型,鍵長115pm,陰離子呈三角形,鍵長122pm,陰陽離子的中心N原子間距為273pm,且陽離子垂直於陰離子所在平面。這種物質稱為硝酸硝鎓。

毒性


五氧化二氮很容易潮解,而且在10℃以上能分解生成毒氣二氧化氮氧氣,但在-10℃以下時較穩定。遇高溫及易燃物品,會引起燃燒爆炸。由五氧化二氮引起的火災,可使用水或泡沫進行撲滅。且五氧化二氮屬強氧化劑,與水反應生成強酸。

用途


用作硝化劑、氧化劑。

製法原理


2NO₂+O₃=N₂O₅+O₂
用十氧化四磷(習慣上稱五氧化二磷)使硝酸脫水可得:4HNO+P₄O₁₀=2NO+4HPO3

基本特性


N2O5很不穩定,純品在室溫下易升華,受日光照射則爆炸分解為N2O4和氧氣。不論是純品還是處於溶劑中,N2O5在空氣中都很容易吸潮生成硝酸。
低溫時N2O5為白色鱗片狀結晶,密度為1.63g/cm,熔點29℃,在室溫下有升華現象。隨著溫度的上升,白色晶體逐漸變為淺黃、橘黃,甚至棕褐色,45℃左右呈液態並分解釋放出氧氣和二氧化氮等,若遇高溫或可燃性物質,就會發生爆炸。純品N2O5在0℃環境下10d分解一半,在20℃環境下10h可分解一半,在-60℃以下環境中可存儲1a。

製造研究進展


1840年,H.st.c.Devil用乾燥的氯氣通入無水硝酸銀中,首次製備了固體N2O5。R.We-ber等人相繼研究了用濃硝酸五氧化二磷反應製造N2O5的方法,這是迄今最方便,最廣泛用於實驗室製造N2O5的方法。自本世紀20年代開始,又出現了用低價氮的氧化物(NO、N2O3、N2O4)臭氧化法製備N2O5,特別是以N2O4作為原料,因其較穩定,便於貯存、運輸,用它經臭氧化法製備N2O5得到了一定程度的發展,據悉,目前已有實現大規模生產的趨。除上述主要的製造方法外,其他的化學方法也有報道,如苦味酸法[5],五氟化溴法[6],三氧化硫脫水法[7]等。80年代開始,英、美、俄等國相繼發展和完善了電解法製備N2O5的工藝過程,採用該法得到的N2O5硝酸溶液可直接用硝化過程。這是N2O5製造歷史上的一次飛躍,使得N2O5方便、廉價地大規模工業化生產成為可能。