Dinitrogen pentoksida

Templat:Chembox Dinitrogen pentoksida adalah senyawa kimia dengan rumus Templat:Chem2. Dikenal juga sebagai nitrogen pentoksida, Templat:Chem2 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 Templat:Chem2 (nitronium tetrafluoroborat).

Templat:Chem2 adalah contoh langka senyawa yang mengadopsi dua struktur bergantung pada kondisi: paling banyak ia adalah garam, tetapi pada beberapa kondisi ia adalah molekul polar:

$[\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}^{+}][\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}]\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5$

Sintesis dan sifat

Templat:Chem2 pertama kali dilaporkan oleh Deville pada tahun 1840, yang membuatnya melalui perlakuan AgNOTemplat:Sub dengan [[klor|ClTemplat:Sub]]. Sintesis laboratorium yang disarankan memerlukan dehidrasi asam nitrat (HNO₃) menggunakan fosforus(V) oksida:

$\mathrm{P}{\phantom{A}}_4\mathrm{O}{\phantom{A}}_{10}+12\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶4\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+6\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5$

Metode lain adalah:

• Reaksi nitrat dengan nitronium tetrafluoroborat:

$\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\mathrm{B}\mathrm{F}{\phantom{A}}_4⟶\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5+\mathrm{B}\mathrm{F}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{-}$

• Pembuatan Templat:Chem2 dari kesetimbangan nitrogen dioksida dan dinitrogen tetroksida dengan adanya ozon:

$2\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$

$\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{O}{\phantom{A}}_3⟶\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$

• Elektrolisis asam nitrat dengan adanya [[Dinitrogen tetroksida|Templat:Chem2]]:

$2\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\stackrel{\mathrm{E}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{k}\mathrm{t}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{i}\mathrm{s}\mathrm{i}\mathrm{s},\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_4}{\to }\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

Pada proses sebaliknya, Templat:Chem2 bereaksi dengan air (terhidrolisis) menghasilkan asam nitrat. Oleh karena itu, dinitrogen pentoksida adalah anhidrida dari asam nitrat:

$\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶2\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$

Templat:Chem2 berada sebagai kristal tak berwarna yang menyublim sedikit pada suhu ruang. Garamnya akan terdekomposisi pada suhu ruang menghasilkan NO₂ dan O₂.

Struktur

Struktur Lewis Templat:Chem fase gas

Templat:Chem padat adalah garam, yang terdiri dari anion dan kation terpisah. Kationnya adalah ion nitronium NOTemplat:Su linier dan anionnya adalah ion nitrat NOTemplat:Su planar. Oleh karena itu, padatannya dapat disebut nitronium nitrat. Kedua pusat nitrogen memiliki tingkat oksidasi +5.

Molekul utuh OTemplat:SubN–O–NOTemplat:Sub ada ketika dalam fase gas (diperoleh melalui sublimasi Templat:Chem) dan ketika padatannya diekstraksi ke dalam pelarut nonpolar seperti [[karbon tetraklorida|CClTemplat:Sub]]. Dalam fase gas, sudut O–N–O adalah 133° dan sudut N–O–N adalah 114°. Ketiks gas Templat:Chem didinginkan mendadak, dapat diperoleh bentuk molekul metastabil, yang secara eksotermis berubah menjadi bentuk ionik di atas −70 °C.

Reaksi dan aplikasi

Dinitrogen pentoksida, misalnya sebagai larutan dalam kloroform, telah digunakan sebagai pereaksi untuk memasukkan fungsionalitas NOTemplat:Sub. Reaksi nitrasi ini digambarkan sebagai berikut:

$\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5+\mathrm{A}\mathrm{r}-\mathrm{H}⟶\mathrm{H}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{A}\mathrm{r}-\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$

dengan Ar mewakili gugus aril.

Untuk penggunaan ini, dinitrogen pentoksida sebagian besar telah diganti dengan nitronium tetrafluoroborat [[[:Templat:Chem]]]⁺[[[:Templat:Chem]]]⁻. Garam ini mempertahankan reaktivitas yang tinggi dari NOTemplat:Su, namun stabil secara termal, terdekomposisi pada sekitar 180 °C (menjadi [[nitril fluorida|NOTemplat:SubF]] dan [[boron trifluorida|BFTemplat:Sub]]). Reaktivitas NOTemplat:Su dapat ditingkatkan dengan asam kuat yang menghasilkan "super-elektrofil" HNOTemplat:Su.

Dinitrogen pentoksida relevan dengan persiapan bahan peledak.

Di atmosfer, dinitrogen pentoksida adalah reservoir penting dari spesies NOTemplat:Sub 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.