오타질소산화물 (N2O5) (10102-03-1) 물리적 및 화학적 특성
오타질소산화물 (N2O5)
특수 화학 합성에서 강력한 니트로화 및 산화 시약으로 사용되는 무기 질소 산화물; 조달 및 취급 시 무수 저장 및 공정 관리가 필요합니다.
| CAS Number | 10102-03-1 |
| 패밀리 | 질소 산화물 |
| 형태 | 무색 결정 고체 |
| 일반 등급 | EP |
이산화질소 오타질소산화물은 질소 옥시안이온/무수물 클래스에 속하는 무기 질소 산화물로, 일반적으로 질산의 무수물로 설명됩니다. 구조적으로 분자식 \(\ce{N2O5}\)로 표현 가능하며, 결합 방식은 상과 환경에 따라 다양하게 나타나며, 공유 결합형 \(\ce{O2N–O–NO2}\) 연결부터 니트로늄 및 질산 이온 쌍으로 해석되기도 합니다. 분자는 높은 산화 상태(+5의 질소 공식 산화수 평균)를 가지며 질소당 산소 함량이 높아 화학 반응에서 강한 친전자성 및 산화성을 나타냅니다.
전자적으로 N–O 결합이 분극되어 있고 높은 위상적 극성 표면적(TPSA = 101)을 보이며, 수소 결합 공여자 수(0)와 여러 산소 전자쌍 수용 부위를 가지고 있습니다. 본질적으로 비염기성이며 산 무수물로 기능하여 가수분해 시 강산을 생성하고, 비수성 매질에서는 니트로늄 친전자로 작용할 수 있습니다. 물리화학적 성질은 가수분해 민감성, 유기 기질과의 산화 반응성 및 고체-액체 전이 근처의 열 불안정성에 의해 좌우됩니다.
이 물질에 대해 보고된 일반적인 상업 등급은 EP입니다.
기본 물리적 성질
밀도
현재 데이터는 이 성질에 대해 실험적으로 확립된 값을 포함하고 있지 않습니다.
녹는점 또는 분해점
실험적 설명에 따르면 무색 고체이며 녹는점은 \(30\,^\circ\mathrm{C}\)입니다. 고체-액체 전이 근처에서 열에 불안정하므로, 이 온도 근처 및 이상에서는 반응성이 증가하고 가수분해 또는 분해 위험이 있으므로 주의가 필요합니다.
수용성
오타질소산화물은 단순하고 불활성인 용질로서 물에 용해되지 않습니다; 물과 접촉 시 가수분해되어 질산을 생성합니다. 따라서 물과의 접촉은 단순 용해가 아닌 화학적 전환을 의미하며 농축 상태에서는 발열 및 빠른 \(\ce{HNO3}\) 함유 산성 용액 형성이 관찰됩니다. 실제 취급 시 수상 환경은 피해야 하며, 습기 접촉 시 생성 용액은 강산성 및 부식성이 강합니다.
용액 pH (정성적 특성)
가수분해 산물 용액은 강산성이며, \(\ce{N2O5}\)가 질산의 무수물이기 때문입니다. 현재 데이터는 실험적 수치 pH를 제공하지 않으나 가수분해 생성물은 낮은 pH(산성)를 가질 것으로 예상됩니다.
화학적 특성
산-염기 특성
\(\ce{N2O5}\)는 질산(\(\ce{HNO3}\))의 무수물로 작용합니다. 물과 반응 시 질산을 생성하며 개념적으로는 다음과 같습니다: \[ \ce{N2O5 + H2O -> 2 HNO3} \] 비수성 또는 강건조 조건에서는 니트로늄 친전자체 \(\ce{NO2+}\)를 생성하여 니트로화 시약으로 작용하며, 활성화 및 일부 비활성 방향족 화합물의 친전자성 니트로화가 가능합니다.
반응성 및 안정성
본 화합물은 강력한 산화/니트로화 시약으로 유기 기질, 환원제 및 습기에 대해 화학적으로 반응성이 높습니다. 낮은 질소 산화물 및 질산에 비해 열적 및 가수분해 불안정성을 가지며, 온도 상승과 물 노출 시 반응성이 급격히 증가합니다. 비수성 용매(예: 할로겐화 용매) 내 용액은 니트로화 용도로 사용되나, 습기 및 유기 오염물 엄격 관리가 필요하여 비제어 반응을 방지해야 합니다. 현재 데이터에는 분해 반응 속도에 관한 정량적 정보는 포함되어 있지 않습니다.
분자 및 이온 특성
분자식 및 분자량
- 분자식: \(\ce{N2O5}\)
- 분자량: 108.01 \(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)
- 정확/단일동위원소 질량: 107.98072110
추가 계산된 서술자: XLogP3 = 0.7; 위상적 극성 표면적(TPSA) = 101; 수소 결합 공여자 수 = 0; 수소 결합 수용자 수 = 5; 회전 결합 수 = 0.
구성 이온
고체 상태 및 공명 구조는 니트로늄과 질산기 이온을 포함하는 이온성 해석을 허용하며 (형식상 \(\ce{NO2+}\) 및 \(\ce{NO3-}\)) 용액이나 반응 조건에서는 니트로화의 활성 친전자체로 \(\ce{NO2+}\)가 일반적으로 설명됩니다. 중성 공유 결합 형태 \(\ce{O2N–O–NO2}\)도 일부 상에서 분자 연결을 묘사하는 데 사용됩니다.
식별자 및 동의어
등록 번호 및 코드
- CAS 번호: 10102-03-1
- EC 번호: 233-264-2
- UNII: 6XB659ZX2W
- ChEBI ID: CHEBI:29802
- DSSTox 물질 ID: DTXSID90143672
- InChI:
InChI=1S/N2O5/c3-1(4)7-2(5)6 - InChIKey:
ZWWCURLKEXEFQT-UHFFFAOYSA-N - SMILES:
[N+](=O)([O-])O[N+](=O)[O-]
동의어 및 일반 명칭
- 디니트로겐 펜타옥사이드
- 디니트로겐 펜톡사이드
- 질소 펜톡사이드
- 질산 무수물
- 니트로 질산염
- 오타질소산화물 (N2O5)
- Distickstoffpentoxid (독일어)
- Salpetersaeureanhydrid (독일어)
(추가 제출자 제공 동의어와 등록 교차 참조가 존재하며, 위 목록은 주요 명칭과 설명 동의어를 포함합니다.)
산업 및 상업적 응용
기능적 역할 및 사용 분야
디니트로겐 펜타옥사이드는 유기 합성에서 산화 니트로화 시약으로 사용됩니다. 주된 기술적 역할은 비수성 매질 내에서 니트로늄 종의 생성 및 제어를 통해 친전자성 니트로화 기능을 제공하는 것입니다. 강한 산화성 및 가수분해 민감성으로 인해 사용은 주로 건조하고 불활성 조건의 실험실 및 산업 공정에 제한됩니다.
일반적 응용 예시
기록된 응용 사례로는 클로로포름 용액 내에서 방향족 기질의 니트로화 시약으로 사용되는 것입니다. 일반적 응용 맥락은 특수 화학 합성 및 연구 규모에서 친전자성 니트로화 단계로, 다른 니트로화 시스템이 부적합하거나 무수 조건에서 직접 \(\ce{NO2+}\)를 생성하는 시약이 필요한 경우입니다.
안전 및 취급 개요
건강 및 환경 위해성
오산화질소를 포함한 질소산화물은 호흡기 자극제이며 흡입 시 독성이 있을 수 있습니다. 관련 질소산화물과 연관된 급성 영향으로는 상기도 자극, 기침, 결막염, 호흡곤란, 두통 및 지연성 폐부종 발생 가능성이 보고되어 있습니다. 중증 폐부종 생존자는 만성 기도 합병증이 발생할 수 있습니다. 수분(체내 수분 포함)과 접촉하면 오산화질소는 부식성인 질산을 형성합니다. \(\ce{N2O5}\)에 특이적인 독성학 정보는 제한적이지만, 질소산화물에 노출되었을 때 보고된 부작용으로는 메트헤모글로빈혈증, 독성 폐염, 만성 기관지염 및 섬유성 폐 손상이 포함됩니다.
보관 및 취급 주의사항
엄격한 무수 조건 하에서, 통풍이 잘 되는 후드나 적절한 밀폐 용기 내에서 취급하십시오. 수분, 강한 환원제, 유기물 및 염기와 떨어진 시원하고 건조하며 밀폐된 용기에 보관하십시오. 가연성 물질 및 부적합 물질과는 격리하십시오. 적절한 개인보호장비(화학 저항성 장갑, 눈 및 얼굴 보호구, 흡입 노출을 제어할 수 없는 경우 호흡 보호구)를 착용하십시오. 노출 또는 누출 시, 대량의 물과 접촉하여 부식성 산성 용액이 생성되는 것을 피하고, 중화 및 정화 작업은 산화성 산에 적합한 절차를 숙지한 전문가가 수행해야 합니다. 상세한 위해성, 운송 및 규제 정보는 제품별 안전보건자료(SDS) 및 현지 법규를 참조하시기 바랍니다.
