डाइनाइट्रोजनपेन्टाऑक्साइड

डाइनाइट्रोजन पेंटोक्साइड (जिसे नाइट्रोजन पेंटोक्साइड या नाइट्रिक एनहाइड्राइड के रूप में भी जाना जाता है) रासायनिक सूत्र के साथ रासायनिक यौगिक हैN2O5. यह बाइनरी [[नाइट्रोजन ऑक्साइड]] में से एक है, यौगिकों का एक परिवार जिसमें केवल नाइट्रोजन और ऑक्सीजन होते हैं। यह रंगहीन क्रिस्टल के रूप में मौजूद होता है जो कमरे के तापमान से थोड़ा ऊपर उठता है, रंगहीन गैस उत्पन्न करता है। डाइनाइट्रोजन पेंटोक्साइड एक अस्थिर और संभावित खतरनाक ऑक्सीडाइज़र है जिसे एक बार नाइट्रट करना  के लिए  क्लोरोफार्म  में घोलने पर एक अभिकर्मक के रूप में इस्तेमाल किया गया था लेकिन नाइट्रोनियम टेट्राफ्लोरोबोरेट द्वारा बड़े पैमाने पर इसका स्थान ले लिया गया है (NO2BF4).

N2O5 एक यौगिक का एक दुर्लभ उदाहरण है जो शर्तों के आधार पर दो संरचनाओं को अपनाता है। ठोस एक नमक, नाइट्रोनियम नाइट्रेट है, जिसमें अलग-अलग नाइट्रोनियम आयन होते हैं [NO2]+ और नाइट्रेट [NO3]-; लेकिन गैस चरण में और कुछ अन्य स्थितियों में यह एक सहसंयोजक बंधन है | सहसंयोजक-बद्ध अणु।

इतिहास
N2O5 को पहली बार 1840 में हेनरी एटिने सैंट-क्लेयर डेविल द्वारा सूचित किया गया था, जिन्होंने इसे सिल्वर नाइट्रेट का उपचार करके तैयार किया था (AgNO3) क्लोरीन के साथ।

संरचना और भौतिक गुण
शुद्ध ठोस N2O5 एक नमक (रसायन) है, जिसमें अलग-अलग रैखिक नाइट्रोनियम आयन होते हैं NO2+ और प्लानर ट्राइगोनल नाइट्रेट आयन NO3-. दोनों नाइट्रोजन केंद्रों में ऑक्सीकरण अवस्था +5 है। यह अंतरिक्ष समूह डी में क्रिस्टलीकृत होता है$-0 cm^{3}&thinsp;mol^{−1}$ (C6/mmc) Z = 2 के साथ, के साथ NO3- डी में आयन3h साइट्स और NO2+ डी में उद्धरण3d साइटों।

वाष्प दबाव पी (एटीएम में) तापमान टी (केल्विन में) के एक समारोह के रूप में, सीमा में 211 to 305 K, सूत्र द्वारा अच्छी तरह से अनुमानित है
 * $$ \ln P = 23.2348 - \frac{7098.2}{T}$$

0 डिग्री सेल्सियस पर लगभग 48 टॉर, 25 डिग्री सेल्सियस पर 424 टॉर और 32 डिग्री सेल्सियस पर 760 टॉर (गलनांक से 9 डिग्री सेल्सियस नीचे)। गैस चरण में, या कार्बन टेट्राक्लोराइड जैसे गैर-ध्रुवीय विलायक में भंग होने पर, यौगिक सहसंयोजक बंधन के रूप में मौजूद होता है। सहसंयोजक-बंधित अणु O2N\sO\sNO2. गैस चरण में, न्यूनतम-ऊर्जा विन्यास के लिए सैद्धांतिक गणना दर्शाती है कि O\sN\sO कोण प्रत्येक में \sNO2 विंग लगभग 134° और है N\sO\sN कोण लगभग 112° है। उस विन्यास में, दो \sNO2 समूहों को बांड के चारों ओर लगभग 35 ° घुमाकर केंद्रीय ऑक्सीजन से दूर कर दिया जाता है N\sO\sN विमान। अणु में इस प्रकार एक प्रोपेलर आकार होता है, जिसमें 180 डिग्री घूर्णन समरूपता (सी2) जब गैसीय N2O5 को तेजी से ठंडा किया जाता है (बुझाया जाता है), कोई मेटास्टेबल आणविक रूप प्राप्त कर सकता है, जो एक्सोथर्मिक रूप से -70 डिग्री सेल्सियस से ऊपर आयनिक रूप में परिवर्तित हो जाता है।

गैसीय N2O5 मुक्त कणों नाइट्रोजन डाइऑक्साइड में पृथक्करण के साथ पराबैंगनी प्रकाश को अवशोषित करता है NO2^{•} और नाइट्रोजन ट्राइऑक्साइड NO3^{•} (अपरिवर्तित नाइट्रेट)। अवशोषण स्पेक्ट्रम में अधिकतम 160 नैनोमीटर तरंग दैर्ध्य के साथ एक व्यापक बैंड होता है।

तैयारी
अनुशंसित प्रयोगशाला संश्लेषण में डिहाइड्रेटिंग नाइट्रिक एसिड होता है (HNO3) फास्फोरस पेंटोक्साइड | फॉस्फोरस (वी) ऑक्साइड के साथ:
 * P4O10 + 12 HNO3 → 4 H3PO4 + 6 N2O5

एक अन्य प्रयोगशाला प्रक्रिया लिथियम नाइट्रेट की प्रतिक्रिया है LiNO3 और ब्रोमीन पेंटाफ्लोराइड BrF5, 3:1 से अधिक के अनुपात में। प्रतिक्रिया पहले नाइट्राइल फ्लोराइड बनाती है FNO2 जो आगे लिथियम नाइट्रेट के साथ प्रतिक्रिया करता है: : BrF5 + 3 LiNO3 → 3 LiF + BrONO2 + O2 + 2 FNO2
 * FNO2 + LiNO3 → LiF + N2O5

यौगिक को नाइट्रोजन डाइऑक्साइड पर प्रतिक्रिया करके गैस चरण में भी बनाया जा सकता है NO2 या N2O4 ओजोन के साथ: : 2 NO2 + O3 → N2O5 + O2 हालांकि, उत्पाद ओजोन के तेजी से अपघटन को उत्प्रेरित करता है: : 2 O3 + N2O5 → 3 O2 + N2O5

डाइनाइट्रोजन पेंटोक्साइड भी तब बनता है जब ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के मिश्रण को एक इलेक्ट्रिक के माध्यम से पारित किया जाता है स्राव होना। एक अन्य मार्ग फॉस्फोरिल क्लोराइड की प्रतिक्रिया है POCl3 या नाइट्राइल क्लोराइड NO2Cl सिल्वर नाइट्रेट के साथ AgNO3

प्रतिक्रियाएं
नाइट्रिक एसिड का उत्पादन करने के लिए डाइनाइट्रोजन पेंटोक्साइड पानी (हाइड्रोलिसिस) के साथ प्रतिक्रिया करता है HNO3. इस प्रकार, डाइनाइट्रोजन पेंटोक्साइड नाइट्रिक एसिड का अम्लीय ऑक्साइड है: :N2O5 + H2O → 2 HNO3

नाइट्रिक एसिड में डाइनाइट्रोजन पेंटोक्साइड के समाधान को 100% से अधिक सांद्रता वाले नाइट्रिक एसिड के रूप में देखा जा सकता है। सिस्टम का चरण आरेख H2O−N2O5 60% पर प्रसिद्ध नकारात्मक azeotrope दिखाता है N2O5 (अर्थात, 70% HNO3), 85.7% पर एक सकारात्मक azeotrope N2O5 (100% HNO3), और दूसरा नकारात्मक 87.5% पर N2O5 ( 102% HNO3 ). हाइड्रोजन क्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया HCl नाइट्रिक अम्ल और नाइट्राइल क्लोराइड भी देता है NO2Cl:
 * N2O5 + HCl → HNO3 + NO2Cl

डाइनाइट्रोजन पेंटोक्साइड अंततः कमरे के तापमान पर नाइट्रोजन डाइऑक्साइड में विघटित हो जाता हैNO2 और ऑक्सीजन |O2. अपघटन नगण्य है यदि ठोस को उपयुक्त रूप से अक्रिय कंटेनरों में 0 डिग्री सेल्सियस पर रखा जाता है।

डाइनाइट्रोजन पेंटोक्साइड अमोनिया के साथ अभिक्रिया करता है NH3 नाइट्रस ऑक्साइड सहित कई उत्पाद देने के लिए N2O, अमोनियम नाइट्रेट NH4NO3, नाइट्रामाइड NH2NO2 और अमोनियम डाइनाइट्रामाइड NH4N(NO2)2, प्रतिक्रिया की स्थिति पर निर्भर करता है।

उच्च तापमान पर डाइनाइट्रोजन पेंटोक्साइड का अपघटन
के उच्च तापमान के बीच डाइनाइट्रोजन पेंटोक्साइड 600 and(-), लगातार दो स्टोइकोमेट्रिक चरणों में विघटित होता है:
 * N2O5 → NO2 + NO3
 * 2 NO3 → 2 NO2 + O2

सदमे की लहर में, N2O5 नाइट्रोजन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन में स्टोइकोमेट्रिक रूप से विघटित हो गया है। 600 K और अधिक के तापमान पर, नाइट्रोजन डाइऑक्साइड नाइट्रोजन ऑक्साइड के संबंध में अस्थिर है और ऑक्सीजन। 1000 K पर 0.1 मिमी नाइट्रोजन डाइऑक्साइड के थर्मल अपघटन के लिए लगभग दो सेकंड की आवश्यकता होती है।

30 डिग्री सेल्सियस
पर कार्बन टेट्राक्लोराइड में डाइनाइट्रोजन पेंटोक्साइड का अपघटन

के अपघटन के अलावा N2O5 उच्च तापमान पर, इसे कार्बन टेट्राक्लोराइड में भी विघटित किया जा सकता है CCl4 पर 30 C. दोनों N2O5 और NO2 में घुलनशील हैं CCl4 और विलयन में रहते हैं जबकि ऑक्सीजन अघुलनशील होता है और निकल जाता है। प्रतिक्रिया में गठित ऑक्सीजन की मात्रा को गैस ब्यूरेट में मापा जा सकता है। इस कदम के बाद हम मात्रा को मापते हुए अपघटन के साथ आगे बढ़ सकते हैं O2 जो समय के साथ निर्मित होता है क्योंकि प्राप्त करने का एकमात्र रूप है O2 के साथ है N2O5 अपघटन। नीचे दिया गया समीकरण के अपघटन को संदर्भित करता है N2O5 में CCl4:


 * 2 N2O5 → 4 NO2 + O2(g)

और यह प्रतिक्रिया पहले आदेश दर कानून का पालन करती है जो कहती है:


 * $$-\frac{d[\mathrm{A}]}{dt} = k [\mathrm{A}]$$

नाइट्रिक ऑक्साइड
की उपस्थिति में नाइट्रोजन पेंटोक्साइड का अपघटन

N2O5 नाइट्रिक ऑक्साइड की उपस्थिति में भी विघटित हो सकता है NO:


 * N2O5 + NO → 3 NO2

प्राथमिक अनिमोलेक्युलर अपघटन के डाइनाइट्रोजन पेंटोक्साइड और नाइट्रिक ऑक्साइड के बीच प्रारंभिक प्रतिक्रिया की दर।

कार्बनिक यौगिकों का नाइट्रेशन
डाइनाइट्रोजन पेंटोक्साइड, उदाहरण के लिए क्लोरोफॉर्म में एक समाधान के रूप में, नाइट्रो यौगिक को पेश करने के लिए एक अभिकर्मक के रूप में उपयोग किया गया है|\sNO2 कार्बनिक यौगिकों में कार्यक्षमता। इस नाइट्रेशन प्रतिक्रिया को निम्नानुसार दर्शाया गया है:


 * N2O5 + Ar\sH → HNO3 + Ar\sNO2

जहाँ Ar एक ऐरेने मोएटिटी का प्रतिनिधित्व करता है। की प्रतिक्रियाशीलता NO2+ को मजबूत एसिड के साथ और बढ़ाया जा सकता है जो सुपर-इलेक्ट्रोफाइल उत्पन्न करता है HNO2(2+).

इस प्रयोग में, N2O5 को काफी हद तक नाइट्रोनियम टेट्राफ्लोरोबोरेट द्वारा बदल दिया गया है [NO2]+[BF4]-. यह नमक की उच्च प्रतिक्रियाशीलता को बरकरार रखता है NO2+, लेकिन यह ऊष्मीय रूप से स्थिर है, लगभग 180 °C पर विघटित हो रहा है (नाइट्रील फ्लोराइड|NO2F और बोरॉन ट्राइफ्लोराइड |BF3).

डाइनाइट्रोजन पेन्टॉक्साइड विस्फोटकों की तैयारी के लिए प्रासंगिक है।

वायुमंडलीय घटना
वातावरण में डाइनाइट्रोजन पेंटाक्साइड इसका एक महत्वपूर्ण भण्डार है NO_{x} प्रजातियाँ जो ओजोन रिक्तीकरण के लिए जिम्मेदार हैं: इसका गठन एक अशक्त चक्र प्रदान करता है जिसके साथ NO और NO2 अस्थाई रूप से अप्रतिक्रियाशील अवस्था में रखे जाते हैं। रात के समय के क्षोभमंडल के प्रदूषित क्षेत्रों में मात्रा के हिसाब से प्रति अरब कई भागों का मिश्रण अनुपात देखा गया है। डाइनाइट्रोजन पेंटोक्साइड समताप मंडल में भी देखा गया है समान स्तरों पर, समताप मंडल में अचानक गिरावट की पेचीदा टिप्पणियों को ध्यान में रखते हुए जलाशय निर्माण को पोस्ट किया गया है NO2 का स्तर 50 °N से ऊपर, तथाकथित 'नॉक्सन क्लिफ

में विविधताएं N2O5 एयरोसोल में प्रतिक्रियाशीलता के परिणामस्वरूप ट्रोपोस्फेरिक ओजोन, हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स और में महत्वपूर्ण नुकसान हो सकता है NO_{x} सांद्रता। की दो महत्वपूर्ण प्रतिक्रियाएँ N2O5 वायुमंडलीय एरोसोल में नाइट्रिक एसिड बनाने के लिए हाइड्रोलिसिस होता है और halide आयनों के साथ प्रतिक्रिया, विशेष रूप से क्लोराइड|Cl-, ClNO2 बनाने के लिए|ClNO2 अणु जो वायुमंडल में प्रतिक्रियाशील क्लोरीन परमाणुओं के अग्रदूत के रूप में काम कर सकते हैं।

खतरे
N2O5 एक प्रबल आक्सीकारक है जो कार्बनिक यौगिकों और अमोनियम लवणों के साथ विस्फोटक मिश्रण बनाता है। डाइनाइट्रोजन पेन्टॉक्साइड का अपघटन अत्यधिक विषैले नाइट्रोजन डाइऑक्साइड गैस का उत्पादन करता है।

उद्धृत स्रोत


श्रेणी:नाइट्रोजन ऑक्साइड श्रेणी:एसिड एनहाइड्राइड्स श्रेणी:अम्लीय ऑक्साइड श्रेणी:नाइट्रेट्स श्रेणी:नाइट्रोनियम यौगिक