خماسي أكسيد ثنائي النتروجين – N2O5

إن مركب خامس أكسيد ثنائي النيتروجين يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (N2O5) وهو ببساطة عبارة عن مادة صلبة ذات لون أبيض تتكون من خلال جفاف حامض النيتريك بواسطة أكسيد الفوسفور الخامس، كما في المعادلة الكيميائية التالية:

P4O10 + 4HNO3 → 4HPO3 + 2N2O5

خماسي أكسيد ثنائي النتروجين

• في الكيمياء إن هذا المركب عبارة عن أحد المركبات غير العضوية ويتكون من عنصري الأكسجين والنيتروجين، وفوق درجة حرارة الغرفة يكون (N2O5) غير مستقر ويتحلل إلى (N2O4) و (O2)، علما أن أكاسيد النيتروجين هي عبارة عن أنهيدريد حامض أي أنها تتفاعل مع الماء من أجل تكوين أحماض أكسجين تحتوي على النيتروجين، أما ثالث أكسيد ثنائي النيتروجين فهو أنهيدريد حامض النيتروز (HNO2) وخامس أكسيد ثنائي النيتروجين هو أنهيدريد حمض النيتريك (HNO3).

N2O3 + H2O → 2HNO2

N2O5 + H2O → 2HNO3

• لا يوجد أكسجين ثابت يحتوي على نيتروجين بعدد أكسدة +4، ويتفاعل ثاني أكسيد النيتروجين مع الماء بإحدى طريقتين، وفي الماء البارد لا يتناسب (NO2) من أجل تشكيل خليط من (HNO2) و (HNO3) بينما في درجات حرارة أعلى يتشكل (HNO3 و NO).

• في نشاطها الكيميائي تخضع أكاسيد النيتروجين لتفاعلات أكسدة – اختزال واسعة النطاق، ويشبه أكسيد النيتروز الأكسجين في سلوكه عند تسخينه بمواد قابلة للاحتراق، وهو عامل مؤكسد قوي يتحلل عند التسخين لتكوين النيتروجين والأكسجين.

• ولأن ثلث الغاز المنطلق هو الأكسجين فإن أكسيد النيتروز يدعم الاحتراق بشكل أفضل من الهواء، وفي الواقع جميع أكاسيد النيتروجين هي عبارة عن عوامل مؤكسدة جيدة، ويتفاعل خامس أكسيد ثنائي النيتروجين بعنف مع المعادن واللافلزات والمواد العضوية كما في التفاعلات التالية مع البوتاسيوم (K) وغاز اليود (I2):

N₂O₅ + K → KNO₃ + NO₂

N₂O₅ + I₂ → I₂O₅ + N₂

• ثنائي أكسيد النيتروجين هو شكل أنهيدريد حمض النيتريك، ويمكن صنعه على شكل بلورات بيضاء، عن طريق تجفيف حمض النيتريك بعناية مع خامس أكسيد ثنائي الفوسفور أو عن طريق أكسدة ثاني أكسيد النيتروجين مع الأوزون، علما أنه مركب غير مستقر يتحلل تلقائيًا في درجة حرارة الغرفة إلى ثاني أكسيد النيتروجين والأكسجين.

• في حامض النيتريك، لإعطاء تركيز عالٍ من كاتيون النترونيوم، يتم فصل خامس أكسيد ثنائي النيتروجين بدرجة كبيرة، علما أن ثنائي أكسيد النيتروجين عبارة عن مواد كيميائية غير مستقرة ومتفجرة بدرجة معتدلة ليس لها قيمة تجارية حالية.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية لخماسي أكسيد ثنائي النيتروجين – N2O5

• يتفاعل (N2O5) مع الماء مكونًا حمض النيتريك، المعادلة الكيميائية المتوازنة معطاة أدناه:

N2O5 + H2O → 2HNO3

• يتفاعل خماسي أكسيد ثنائي النيتروجين مع قاعدة مثل هيدروكسيد الصوديوم مكونًا نترات الصوديوم والماء، والمعادلة الكيميائية معطاة أدناه:

N2O5 + 2NaOH → 2NaNO3 + H2O

استخدامات ثنائي أكسيد النيتروجين – N2O5

1. يستخدم (N2O5) كمؤكسد قوي في الصواريخ عالية الوقود.
2. يستخدم (N2O5) في المذيبات التي لا تعتمد على الماء، بحيث يمكن بسهولة نترات الجزيئات شديدة الحساسية للماء.
3. يستخدم (N2O5) كعامل نترات في الكيمياء العضوية التركيبية الحديثة، كما أن خليط من (N2O5 و HNO3) هو أيضا عامل نترات جيد وقوي.
4. يستخدم (N2O5) للإشارة إلى شدة الضوء التي تنتقل عندما تكون الخلية مشغولة بخامس أكسيد النيتروجين المتحلل وعندما يشغلها خامس أكسيد النيتروجين المتحلل تمامًا على التوالي.

معلومات عامة عن ثنائي أكسيد النيتروجين – N2O5

• يظهر هذا المركب كمادة صلبة بلورية عديمة اللون إلى بيضاء والتي تتسامى بسهولة أعلى قليلاً من درجة حرارة الغرفة، ويتحلل ببطء في درجة حرارة الغرفة إلى ثاني أكسيد النيتروجين وغاز الأكسجين، كما وأنه قابل للذوبان بسهولة في الماء والكلوروفورم على حد سواء.

• خلال عام 1840 ميلادي، كان ديفيل أول من قام بتحديد وإبلاغ ثنائي النيتروجين بنتوكسيد، ويمكن تصنيعه عن طريق عمل تجفيف لحمض النيتريك مع أكسيد الفوسفور الخامس، كما أنه مفيد بشكل أساسي ككاشف لإدخال وظيفة ثاني أكسيد النيتروجين.

• لذلك، فإن ثنائي أكسيد النيتروجين هو شكل أنهيدريد حمض النيتريك ومتاح في شكل بلورات بيضاء، كما وأنه مركب غير مستقر للغاية وبالتالي يتحلل تلقائيًا في درجة حرارة الغرفة، وثنائي نيتروجين خماسي أكسيد عبارة عن مادة كيميائية غير مستقرة وقابلة للانفجار بشكل معتدل ولكن في الوقت الحالي، ليس لها قيمة تجارية.

• وهو مؤكسد قوي ويمكن أن يشكل مخاليط متفجرة مع أملاح الأمونيوم والمركبات العضوية، وعندما يتحلل فإنه ينتج غاز ثاني أكسيد النيتروجين شديد السمية، وله رائحة مزعجة وكذلك شديدة السمية، وفي ظل الظروف الجوية العادية فإنه يوجد في حالة توازن مع رابع أكسيد النيتروجين، أي (N_2 O_4).