Dinitrogen pentoksida
| |
| |
| Nama | |
|---|---|
| Nama IUPAC
Dinitrogen pentaoxide
| |
| Nama lain
Anhidrida nitrat
Nitronium nitrat Nitril nitrat DNPO Asam nitrat anhidrat | |
| Penanda | |
Model 3D (JSmol)
|
|
| 3DMet | {{{3DMet}}} |
| ChEBI | |
| ChemSpider | |
| Nomor EC | |
PubChem CID
|
|
| Nomor RTECS | {{{value}}} |
| UNII | |
CompTox Dashboard (EPA)
|
|
| |
| |
| Sifat | |
| N2O5 | |
| Massa molar | 108,01 g/mol |
| Penampilan | padatan putih |
| Densitas | 1,642 g/cm3 (18 °C) |
| Titik lebur | 41 °C (106 °F) [1] |
| Titik didih | 47 °C (117 °F) menyublim |
| bereaksi menghasilkan HNO3 | |
| Kelarutan | larut dalam kloroform tidak larut dalam CCl4 |
| −35,6·10−6 cm3/mol (aq) | |
| 1,39 D | |
| Struktur | |
| heksagonal | |
| planar, C2v (sekitar. D2h) N–O–N ≈ 180° | |
| Termokimia | |
| Entropi molar standar (S |
178,2 J K−1 mol−1 (s) 355,6 J K−1 mol−1 (g) |
| Entalpi pembentukan standar (ΔfH |
−43,1 kJ/mol (s) +11,3 kJ/mol (g) |
| Energi bebas Gibbs (ΔfG) | 114,1 kJ/mol |
| Bahaya | |
| Bahaya utama | oksidator kuat, membentuk asam kuat jika terkena air |
| Titik nyala | Tidak mudah terbakar |
| Senyawa terkait | |
Kecuali dinyatakan lain, data di atas berlaku pada suhu dan tekanan standar (25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
 verifikasi (apa ini  ?)
| |
| Referensi | |
Dinitrogen pentoksida adalah senyawa kimia dengan rumus N. Dikenal juga sebagai nitrogen pentoksida, N adalah salah satu oksida nitrogen biner, suatu keluarga senyawa yang hanya mengandung nitrogen dan oksigen. Ia tidak stabil dan memiliki bahaya potensial sebagai oksidator yang pernah digunakan sebagai pereaksi sebagai larutan dalam kloroform untuk nitrasi, tetapi telah banyak digantikan oleh NO (nitronium tetrafluoroborat).
N adalah contoh langka senyawa yang mengadopsi dua struktur bergantung pada kondisi: paling banyak ia adalah garam, tetapi pada beberapa kondisi ia adalah molekul polar:
![{\displaystyle {[\mathrm {NO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{\vphantom {A}}^{+}][\mathrm {NO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{\vphantom {A}}^{-}]{}\mathrel {\longrightleftharpoons } {}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{5}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/fbe7986ed8b0425f994acc12ff4827d75d9c4aab)
Sintesis dan sifat
N pertama kali dilaporkan oleh Deville pada tahun 1840, yang membuatnya melalui perlakuan AgNO3 dengan Cl2.[2][3] Sintesis laboratorium yang disarankan memerlukan dehidrasi asam nitrat (HNO3) menggunakan fosforus(V) oksida:[4]
![{\displaystyle {\mathrm {P} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{10}}{}+{}12\,\mathrm {HNO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}4\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {PO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}6\,\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{5}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c86f329fa5753131c64a67afb84a3589c40d072c)
Metode lain adalah:
- Reaksi nitrat dengan nitronium tetrafluoroborat:
![{\displaystyle {\mathrm {NO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{\vphantom {A}}^{-}{}+{}\mathrm {NO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {BF} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{5}}{}+{}\mathrm {BF} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{\vphantom {A}}^{-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/270e9497b6942803479b692b371ba46111f4c1bf)
- Pembuatan N dari kesetimbangan nitrogen dioksida dan dinitrogen tetroksida dengan adanya ozon:
![{\displaystyle {2\,\mathrm {NO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightleftharpoons } {}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b785ca391f176027a8c7b12846f14c2dcf71440d)
![{\displaystyle {\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{5}}{}+{}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/6ba9c6a654ef06c41fd02e5b6408f9860f7813f6)
![{\displaystyle {2\,\mathrm {HNO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {Elektrolisis,\ } \mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}} } {}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{5}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2e5ad0b952c73b463ff487ab4f6b924d3f07621a)
Pada proses sebaliknya, N bereaksi dengan air (terhidrolisis) menghasilkan asam nitrat. Oleh karena itu, dinitrogen pentoksida adalah anhidrida dari asam nitrat:
![{\displaystyle {\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{5}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {HNO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b1ef20f9038aec6841ce6d708df5bcd202cee3dc)
N berada sebagai kristal tak berwarna yang menyublim sedikit pada suhu ruang. Garamnya akan terdekomposisi pada suhu ruang menghasilkan NO2 dan O2. [6]
Struktur
N2O5 padat adalah garam, yang terdiri dari anion dan kation terpisah. Kationnya adalah ion nitronium NO+2 linier dan anionnya adalah ion nitrat NO−3 planar. Oleh karena itu, padatannya dapat disebut nitronium nitrat. Kedua pusat nitrogen memiliki tingkat oksidasi +5.
Molekul utuh O2N–O–NO2 ada ketika dalam fase gas (diperoleh melalui sublimasi N2O5) dan ketika padatannya diekstraksi ke dalam pelarut nonpolar seperti CCl4. Dalam fase gas, sudut O–N–O adalah 133° dan sudut N–O–N adalah 114°. Ketiks gas N2O5 didinginkan mendadak, dapat diperoleh bentuk molekul metastabil, yang secara eksotermis berubah menjadi bentuk ionik di atas −70 °C.[4]
Reaksi dan aplikasi
Dinitrogen pentoksida, misalnya sebagai larutan dalam kloroform, telah digunakan sebagai pereaksi untuk memasukkan fungsionalitas NO2. Reaksi nitrasi ini digambarkan sebagai berikut:
![{\displaystyle {\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{5}}{}+{}\mathrm {Ar} {-}\mathrm {H} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {HNO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}\mathrm {Ar} {-}\mathrm {NO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ba262e46cb0bb4de5f17cb75526c36b36a9431c2)
dengan Ar mewakili gugus aril.
Untuk penggunaan ini, dinitrogen pentoksida sebagian besar telah diganti dengan nitronium tetrafluoroborat [NO2]+[BF4]−. Garam ini mempertahankan reaktivitas yang tinggi dari NO+2, namun stabil secara termal, terdekomposisi pada sekitar 180 °C (menjadi NO2F dan BF3). Reaktivitas NO+2 dapat ditingkatkan dengan asam kuat yang menghasilkan "super-elektrofil" HNO2+2.
Dinitrogen pentoksida relevan dengan persiapan bahan peledak.[3][7]
Di atmosfer, dinitrogen pentoksida adalah reservoir penting dari spesies NOx yang bertanggung jawab atas penipisan ozon: pembentukannya, menghasilkan siklus nil yaitu NO dan NO2 sementara ditahan dalam kondisi tidak reaktif.
Bahaya
N2O5 adalah oksidator kuat yang membentuk campuran eksplosif dengan senyawa organik dan garam amonium. Dekomposisi dinitrogen pentoksida menghasilkan gas nitrogen dioksida yang sangat beracun.
Referensi
- ^ Emeleus (1 January 1964). Advances in Inorganic Chemistry. Academic Press. hlm. 77–. ISBN 978-0-12-023606-0. Diakses tanggal 20 September 2011.
- ^ M.H. Deville (1849). "Note sur la production de l'acide nitrique anhydre". Compt. Rend. 28: 257–260.
- ^ a b Jai Prakash Agrawal (19 April 2010). High Energy Materials: Propellants, Explosives and Pyrotechnics. Wiley-VCH. hlm. 117–. ISBN 978-3-527-32610-5. Diakses tanggal 20 September 2011.
- ^ a b Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001), Inorganic Chemistry, San Diego: Academic Press, ISBN 0-12-352651-5
- ^ Thomas M. Klapötke (2009), Chemie der hochenergetischen Materialien, Walter de Gruyter, hlm. 142, ISBN 311021487-3
- ^ Nitrogen(V) Oxide. Inorganic Syntheses. Vol. 3. 1950. hlm. 78–81.
- ^ Talawar, M. B.; et al. (2005). "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. 124: 153–64. doi:10.1016/j.jhazmat.2005.04.021.