Distickstoffpentoxid

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

Darstellung

Distickstoffpentoxid kann aus Salpetersäure durch Entwässern mit Phosphorpentoxid gewonnen werden.

$\mathrm{6}\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}{\mathrm{P}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{⟶}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}$

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.

$\mathrm{2}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{⟶}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Ab 1983 erfolgt die technische Synthese meist durch Elektrolyse von Salpetersäure in Anwesenheit von Distickstofftetroxid.

$\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{⟶}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Eigenschaften

Struktur von Distickstoffpentoxid mit Bindungslängen und Winkeln

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

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{⟶}\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

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. Bei schnellem Erhitzen erfolgt die Zersetzung oft explosionsartig.

$\mathrm{2}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{5}}\mathrm{⟶}\mathrm{4}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Im festen Aggregatzustand besitzt Distickstoffpentoxid die Ionenstruktur [NO₂⁺][NO₃⁻] und besitzt eine hexagonale Kristallstruktur mit der Vorlage:Raumgruppe. 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.

Literatur

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