Óxido de nitrogênio (N2O5) (10102-03-1) Propriedades Físicas e Químicas
Óxido de nitrogênio (N2O5)
Um óxido de nitrogênio inorgânico usado como reagente potente para nitração e oxidação em síntese química especializada; aquisição e manuseio requerem armazenamento livre de umidade e controle dos processos.
| Número CAS | 10102-03-1 |
| Família | Óxidos de nitrogênio |
| Forma Típica | Sólido cristalino incolor |
| Graus Comuns | EP |
O pentóxido de dinitrogênio é um óxido de nitrogênio inorgânico pertencente à classe dos oxianiões/anhidridos de nitrogênio e é comumente descrito como o anidrido do ácido nítrico. Estruturalmente pode ser representado pela fórmula molecular \(\ce{N2O5}\); as descrições das ligações variam conforme a fase e o ambiente, abrangendo desde uma conectividade covalente \(\ce{O2N–O–NO2}\) até uma descrição por par-íon composta de unidades nitronio e nitrato. A molécula está altamente oxidada (estado formal de oxidação do nitrogênio médio +5) e apresenta alto conteúdo de oxigênio por nitrogênio, o que lhe confere caráter fortemente eletrofílico e oxidante em reações químicas.
Eletronicamente, a espécie exibe ligações N–O polarizadas e alta área superficial polar topológica (TPSA = 101), consistente com baixa contagem de doadores de ligação de hidrogênio (0) e múltiplos sítios aceitadores de pares isolados de oxigênio. É essencialmente não básica e funciona como anidrido ácido: a hidrólise produz ácidos fortes, e em meios não aquosos pode gerar o eletrófilo nitronio. O comportamento físico-químico é dominado pela susceptibilidade à hidrólise, reatividade oxidativa com substratos orgânicos e labilidade térmica próxima à transição sólido–líquido.
Os graus comerciais comuns relatados para esta substância incluem: EP.
Propriedades Físicas Básicas
Densidade
Não há valor experimental estabelecido para esta propriedade disponível no contexto atual dos dados.
Ponto de Fusão ou Decomposição
A descrição experimental relata um sólido incolor com ponto de fusão a \(30\,^\circ\mathrm{C}\). O material é termicamente labíl próximo à transição sólido–líquido e deve ser tratado com cuidado próximo e acima desta temperatura devido ao aumento da reatividade e tendência à hidrólise ou decomposição.
Solubilidade em Água
O pentóxido de dinitrogênio não se comporta como um soluto simples e inerte em água; ele se hidrolisa formando ácido nítrico. O contato com água resulta, portanto, em conversão química ao invés de dissolução simples, com liberação de calor em sistemas concentrados e formação rápida de soluções ácidas contendo \(\ce{HNO3}\). Na prática, o manuseio aquoso deve ser evitado; ao contatar umidade, a solução resultante é fortemente ácida e corrosiva.
pH da Solução (Comportamento Qualitativo)
As soluções produzidas por hidrólise são fortemente ácidas porque \(\ce{N2O5}\) é o anidrido do ácido nítrico. Não há valor numérico de pH experimental disponível no contexto atual dos dados, mas espera-se pH baixo (ácido) para os produtos da hidrólise.
Propriedades Químicas
Comportamento Ácido–Base
\(\ce{N2O5}\) funciona como o anidrido do ácido nítrico (\(\ce{HNO3}\)). A reação com água produz ácido nítrico; conceitualmente: \[ \ce{N2O5 + H2O -> 2 HNO3} \] Em meios não aquosos ou fortemente desidratantes, \(\ce{N2O5}\) pode atuar como reagente nitrante gerando o eletrófilo nitronio \(\ce{NO2+}\), permitindo a nitração eletrófila de substratos aromáticos ativados e alguns desativados.
Reatividade e Estabilidade
O composto é um agente forte oxidante/nitrante e é quimicamente reativo para com substratos orgânicos, agentes redutores e umidade. É termicamente e hidrolicamente instável em relação a óxidos de nitrogênio inferiores e ao ácido nítrico; temperaturas elevadas e exposição à água aumentam substancialmente sua reatividade. Soluções em solventes não aquosos (ex.: solventes clorados) são usadas para moderar a reatividade em aplicações de nitração, mas o manuseio exige controle rigoroso de umidade e contaminantes orgânicos para evitar reações descontroladas. Não são fornecidas cinéticas detalhadas quantitativas de decomposição no contexto atual dos dados.
Parâmetros Moleculares e Iônicos
Fórmula e Massa Molecular
- Fórmula molecular: \(\ce{N2O5}\)
- Massa molecular: 108,01 \(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)
- Massa exata/monoisotópica: 107.98072110
Descritores adicionais calculados: XLogP3 = 0,7; área superficial polar topológica (TPSA) = 101; contagem de doadores de ligação de hidrogênio = 0; contagem de aceitadores de ligação de hidrogênio = 5; contagem de ligações rotativas = 0.
Íons Constituintes
Descrições do estado sólido e ressonância permitem uma interpretação iônica na qual grupos nitronio e nitrato estão presentes (formalmente \(\ce{NO2+}\) e \(\ce{NO3-}\)). Em solução e sob condições de reação, o eletrófilo ativo para nitração é comumente descrito como \(\ce{NO2+}\). A representação neutra, conectada covalentemente \(\ce{O2N–O–NO2}\) também é usada para descrever a conectividade molecular em algumas fases.
Identificadores e Sinônimos
Números de Registro e Códigos
- Número CAS: 10102-03-1
- Número EC: 233-264-2
- UNII: 6XB659ZX2W
- ID ChEBI: CHEBI:29802
- ID DSSTox Substância: DTXSID90143672
- InChI:
InChI=1S/N2O5/c3-1(4)7-2(5)6 - InChIKey:
ZWWCURLKEXEFQT-UHFFFAOYSA-N - SMILES:
[N+](=O)([O-])O[N+](=O)[O-]
Sinônimos e Nomes Comuns
- Pentaóxido de dinitrogênio
- Pentóxido de dinitrogênio
- Pentóxido de nitrogênio
- Anidrido nítrico
- Nitrato nitro
- Óxido de nitrogênio (N2O5)
- Distickstoffpentoxid (alemão)
- Salpetersaeureanhydrid (alemão)
(Existem vários sinônimos adicionais fornecidos pelo depositante e referências cruzadas; a lista acima inclui os nomes principais e sinônimos descritivos.)
Aplicações Industriais e Comerciais
Funções Funcionais e Setores de Uso
O pentóxido de dinitrogênio é usado como reagente oxidante e nitrante na síntese orgânica. Sua principal função técnica é fornecer capacidade eletrófila para nitração em meios não aquosos onde a geração e controle da espécie nitronio são requeridos. Devido à sua forte natureza oxidante e propensa à hidrólise, o uso é predominantemente restrito a processos laboratoriais e industriais controlados com condições secas e inertes apropriadas.
Exemplos Típicos de Aplicação
Uma aplicação documentada é o uso em solução de clorofórmio como agente nitrante para substratos aromáticos. Os contextos típicos são etapas de nitração em síntese química especializada e nitrações eletrófilas em escala de pesquisa onde outros sistemas nitrantes são inadequados ou onde se deseja um reagente que gere \(\ce{NO2+}\) diretamente em condições anídricas.
Visão Geral de Segurança e Manuseio
Riscos à Saúde e ao Meio Ambiente
Óxidos de nitrogênio, incluindo o pentóxido de dinitrogênio, são irritantes respiratórios e podem ser tóxicos por inalação. Efeitos agudos relatados associados aos óxidos de nitrogênio relacionados incluem irritação das vias respiratórias superiores, tosse, conjuntivite, dispneia, cefaleia e potencial para edema pulmonar tardio. Sobreviventes de edema pulmonar grave podem desenvolver complicações crônicas das vias aéreas. Em contato com umidade (incluindo a umidade corporal), o pentóxido de dinitrogênio forma ácido nítrico, que é corrosivo. Informações toxicológicas específicas para \(\ce{N2O5}\) são limitadas, mas efeitos adversos relatados devido à exposição a óxidos de nitrogênio incluem meta-hemoglobinemia, pneumonite tóxica, bronquite crônica e lesão pulmonar fibrogênica.
Considerações de Armazenamento e Manuseio
Manuseie sob condições rigorosamente anidras em capela ventilada ou contenção adequada. Armazene em recipiente fechado hermeticamente, em local fresco e seco, afastado de água, agentes redutores fortes, materiais orgânicos e bases. Separe de materiais combustíveis e substâncias incompatíveis. Utilize equipamento de proteção individual adequado (luvas resistentes a produtos químicos, proteção para olhos/face e proteção respiratória quando a exposição por inalação não puder ser controlada). Em caso de exposição ou derramamento, evite contato em grande escala com água que possa gerar soluções ácidas corrosivas; a neutralização e a limpeza devem ser realizadas por pessoal treinado usando procedimentos apropriados para ácidos oxidantes. Para informações detalhadas sobre riscos, transporte e regulamentação, os usuários devem consultar a Ficha de Dados de Segurança (FDS) específica do produto e a legislação local.
