Distickstoffpentoxid

Distickstoffpentoxid ist das Anhydrid der Salpetersäure und gehört zur Gruppe der Stickoxide.

Darstellung

Distickstoffpentoxid kann aus Salpetersäure durch Entwässern mit Phosphorpentoxid gewonnen werden.<ref name="brauer">G. Brauer (Hrsg.): Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd ed., vol. 1, Academic Press 1963, S. 489–490.</ref>

<math>\mathrm{6 \ HNO_3 + P_2O_5\ \longrightarrow\ 2 \ H_3PO_4 + 3 \ N_2O_5}</math>

Salpetersäure reagiert mit Diphosphorpentaoxid zu Phosphorsäure und Distickstoffpentaoxid.

Andere Möglichkeiten der Herstellung bestehen in der Umsetzung von salzartigen Nitraten oder konzentrierter Salpetersäure mit Nitrylfluorid (NO₂F) oder von letzterer mit Fluorwasserstoff oder durch Oxidation des in der Gasphase dimer als N₂O₄ vorliegenden NO₂ mit Ozon.<ref name="brauer" />

<math>\mathrm{2 \ NO_2 + O_3 \longrightarrow N_2 O_5 + O_2}</math>

Ab 1983 erfolgt die technische Synthese meist durch Elektrolyse von Salpetersäure in Anwesenheit von Distickstofftetroxid.<ref name="Thomas M. Klapötke">Vorlage:Literatur</ref>

<math>\mathrm{2 \ HNO_3 \longrightarrow N_2O_5 + H_2O}</math>

Eigenschaften

Datei:N2O5 from McClelland et al 2001.png

Struktur von Distickstoffpentoxid mit Bindungslängen und Winkeln<ref>Vorlage:Literatur</ref>

Distickstoffpentoxid bildet farblose Kristalle, die sich mit Wasser heftig zu Salpetersäure zersetzen.

<math>\mathrm{N_2O_5 + H_2O\ \longrightarrow\ 2 \ HNO_3}</math>

Distickstoffpentoxid reagiert mit Wasser zu Salpetersäure.

Die Verbindung ist löslich in Chloroform, Tetrachlormethan, Trichlorfluormethan und Sulfolan, jedoch müssen die Lösungen auf mindestens 0 °C gekühlt werden. Sie zersetzt sich bei Raumtemperatur zu NO₂ und O₂. Die Halbwertszeit beträgt bei 0 °C etwa 10 Tage, bei 20 °C etwa 10 Stunden.<ref name="brauer" /> Bei schnellem Erhitzen erfolgt die Zersetzung oft explosionsartig.

<math>\mathrm{2 \ N_2O_5\ \longrightarrow 4 \ NO_2 + O_2}</math>

Im festen Aggregatzustand besitzt Distickstoffpentoxid die Ionenstruktur [NO₂⁺][NO₃⁻]<ref name="Ralf Steudel">Vorlage:Literatur</ref> und besitzt eine hexagonale Kristallstruktur mit der Vorlage:Raumgruppe<ref name="Jean d’Ans, Ellen Lax, Roger Blachnik">Vorlage:Literatur</ref>. Es hat sehr stark oxidierende Eigenschaften.

Verwendung

Lösungen von reinem Distickstoffpentoxid in organischen Lösungsmitteln (z. B. Dichlormethan oder Trichlorfluormethan) stellen milde Nitrierungsmittel dar, die eine breite Anwendung gefunden haben.<ref name="Thomas M. Klapötke" />

Literatur

Erwin Riedel: Anorganische Chemie. 5. Auflage. De Gruyter, Berlin 2002, ISBN 3-11-017439-1.

Einzelnachweise