Distickstoffpentoxid

Strukturformel
Allgemeines
Name	Distickstoffpentoxid
Andere Namen	DNPO Salpetersäureanhydrid Stickstoff(V)-oxid
Summenformel	N2O5
Kurzbeschreibung	farbloser Feststoff[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 10102-03-1 EG-Nummer 233-264-2 ECHA-InfoCard 100.030.227 PubChem 66242 Wikidata Q408458
Eigenschaften
Molare Masse	108,01 g·mol−1
Aggregatzustand	fest[1]
Dichte	1,64 g·cm−3[1]
Schmelzpunkt	30–35 °C[1]
Löslichkeit	reagiert mit Wasser[1]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung keine Einstufung verfügbar[2]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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

Darstellung

Distickstoffpentoxid kann aus Salpetersäure durch Entwässern mit Phosphorpentoxid gewonnen werden.^[1]

${\displaystyle \mathrm {6\ HNO_{3}+P_{2}O_{5}\ \longrightarrow \ 2\ H_{3}PO_{4}+3\ N_{2}O_{5}} }$

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.^[1]

${\displaystyle \mathrm {2\ NO_{2}+O_{3}\longrightarrow N_{2}O_{5}+O_{2}} }$

Ab 1983 erfolgt die technische Synthese meist durch Elektrolyse von Salpetersäure in Anwesenheit von Distickstofftetroxid.^[3]

${\displaystyle \mathrm {2\ HNO_{3}\longrightarrow N_{2}O_{5}+H_{2}O} }$

Eigenschaften

Struktur von Distickstoffpentoxid mit Bindungslängen und Winkeln^[4]

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

${\displaystyle \mathrm {N_{2}O_{5}+H_{2}O\ \longrightarrow \ 2\ HNO_{3}} }$

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.^[1] Bei schnellem Erhitzen erfolgt die Zersetzung oft explosionsartig.

${\displaystyle \mathrm {2\ N_{2}O_{5}\ \longrightarrow 4\ NO_{2}+O_{2}} }$

Im festen Aggregatzustand besitzt Distickstoffpentoxid die Ionenstruktur [NO₂⁺][NO₃⁻]^[5] und besitzt eine hexagonale Kristallstruktur mit der Raumgruppe P6₃/mmc (Raumgruppen-Nr. 194)Vorlage:Raumgruppe/194^[6]. 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.^[3]

Literatur

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

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c d e f g h} G. Brauer (Hrsg.): Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd ed., vol. 1, Academic Press 1963, S. 489–490.
2. ↑ Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
3. ↑ ^{a b} Thomas M. Klapötke: Chemie der hochenergetischen Materialien. Walter de Gruyter, 2009, ISBN 978-3-11-021487-1, S. 142 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
4. ↑ Bruce M. McClelland, Alan D. Richardson, Kenneth Hedberg: A Reinvestigation of the Structure and Torsional Potential of N₂O₅ by Gas-Phase Electron Diffraction Augmented by Ab Initio Theoretical Calculations. In: Helvetica Chimica Acta. Band 84, Nr. 6, 2001, S. 1612–1624, doi:10.1002/1522-2675(20010613)84:6<1612::AID-HLCA1612>3.0.CO;2-K. 
5. ↑ Ralf Steudel: Chemie der Nichtmetalle: Von Struktur und Bindung zur Anwendung. Walter de Gruyter, 2008, ISBN 978-3-11-021128-3, S. 347 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
6. ↑ Jean d’Ans, Ellen Lax, Roger Blachnik: Taschenbuch für Chemiker und Physiker. Springer DE, 1998, ISBN 3-642-58842-5, S. 586 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).