Triòxid de dinitrogen

compost químic

El triòxid de dinitrogen és un compost químic binari de nitrogen i oxigen, és un òxid de fórmula . A baixes temperatures, per sota els 3,5 °C que és el seu punt d'ebullició, és un líquid blau amb una olor aguda i desagradable, de. densitat 1,447 g/cm³. A temperatures superiors al punt d'ebullició es manté en estat líquid a altes pressions. Es dissocia parcialment en i , monòxid i diòxid de nitrogen respectivament. Molt irritant a la pell, els ulls i les mucoses. Els seus vapors molt tòxics per inhalació. S'utilitza en combustibles especials. Sota l'exposició prolongada a una calor intensa, el contenidor pot trencar-se violentament i explotar.[1]

Infotaula de compost químicTriòxid de dinitrogen
Substància químicacompost químic Modifica el valor a Wikidata
Massa molecular75,991 u Modifica el valor a Wikidata
Estructura química
Fórmula químicaN₂O₃ Modifica el valor a Wikidata
Dinitrogen-trioxide-2D-canonicals.png
SMILES canònic
Model 2D
N(=O)[N+](=O)[O-] Modifica el valor a Wikidata
Identificador InChIModel 3D Modifica el valor a Wikidata
Propietat
Punt de fusió-102 °C Modifica el valor a Wikidata
Punt d'ebullició4,5 °C Modifica el valor a Wikidata
Punt de descomposició4 °C Modifica el valor a Wikidata
Entalpia estàndard de formació81 kJ/mol Modifica el valor a Wikidata
NFPA 704.svg
0
3
2
OX
Modifica el valor a Wikidata

HistòriaModifica

 
Longituds d'enllaç i angles de la molècula  

El químic francès Joseph-Louis Gay-Lussac (1778-1850) en proposà la seva existència abans del 1816.[2]

EstructuraModifica

 
Estructures ressonants de la molècula  

Els estudis de difracció d'electrons indiquen que el triòxid de dinitrogen és una molècula plana. La longitud de l'enllaç   és anormalment llarg (186 pm) comparat amb l'enllaç senzill convencional de la hidrazina,   (145 pm). És un cas semblant a l'enllaç   de la molècula de tetraòxid de dinitrogen,  .[2]

Les dades de longitud d'enllaç indiquen que l'àtom d'oxigen individual està unit al nitrogen per un doble enllaç, mentre que els altres dos enllaços oxigen-nitrogen tenen cadascun un ordre d'enllaç d'1,5. Aquest valor és la mitjana de les formes d'enllaç senzill i doble enllaç, per la qual cosa la situació real s'ha de representar mitjançant dues estructures ressonants.[3]

PropietatsModifica

 
Mescla d'òxids de nitrogen a baixa temperatura. El líquid blau és  

El triòxid de dinitrogen només pot obtenir-se pur en estat sòlid, presentant una coloració cel, o en estat líquid en les proximitats del punt de fusió (-100,1 °C) amb una coloració blava intensa. A més temperatura es dissocia parcialment segons les reaccions:

 
 
Tant l'  com l' són incolors, però el diòxid de nitrogen,  , presenta coloració marró groguenca. A 0 °C, el  presenta una coloració verdosa degut a la combinació del blau del   i de les traces d'  presents en el  . En estat gasós es troba molt dissociat com queda palès per la coloració marró deguda al  , especialment al voltant del punt d'ebullició del   (21,3 °C).[2]

Per a la reacció de dissociació del   a 298,15 K la constant d'equilibri val  , l'entalpia  , l'energia de Gibbs   i l'entropia  .[2]

ObtencióModifica

El principal mètode d'obtenció és la reacció estequiomètrica de monòxid de nitrogen,  , i diòxid de nitrogen,   (en equilibri amb el tetraòxid de dinitrogen,  ) a -20 °C.[2][4]

 

Només el trobem a temperatures inferiors als 30 °C, ja que per sobre d'aquesta l'equilibri anterior està desplaçat cap a l'esquerra i el triòxid de dinitrogen descompon donant monòxid de nitrogen i diòxid de nitrogen.

La barreja estequiomètrica de monòxid de nitrogen amb dioxigen també genera triòxid de dinitrogen:[2][5]

 

Un mètode d'obtenció alternatiu és l'oxidació de coure metàl·lic en presència d'àcid nítric,  [4]

 

Un altre mètode de producció és barrejar pols de triòxid d'arsènic,   amb àcid nítric,  :[2][6]

 

En presència d'àcid nitrós,  , el dímer del diòxid de nitrogen, el  , duu a terme una reacció àcid-base que també genera  :[7]

 

S'ha observat que també es pot preparar mitjançant la reacció de   amb peroxinitrit,  :[8]

 

La nitració del naftalè,  , mitjançant el tetraòxid de dinitrogen,  , genera també   com a subproducte de reacció[7]

 

ReactivitatModifica

Donat que es tracta de l'anhídrid de l'àcid nitrós, presenta comportament àcid-base. En presència d'aigua, el   genera àcid nitrós,  ; en canvi, en presència de medi bàsic genera l'ió nitrit,  .[3]

 
 

En presència d'àcids concentrats (àcid sulfúric, àcid perclòric, àcid selènic, àcid tetrafluorobòric) genera les corresponents sals d'oxidonitrogen(1+),  :[2]

 
 

En el cas de fer servir àcid nítric, genera àcid nitrós i tetraòxid de dinitrogen en un procés reversible:[7]

 

Dóna lloc també a reaccions de nitrosil·lació en presència de tiols, per donar el corresponent nitrosotiol:[9]

 

En presència d'un dissolvent apròtic (com per exemple sulfolà), dóna lloc a una dissociació iònica:[7]

 

SeguretatModifica

És tòxic por ingestió o inhalació per descomposició en gasos tòxics. En cas de contacte amb l'ull, pot produir lesions greus.

ReferènciesModifica

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Triòxid de dinitrogen
  1. GOV, NOAA Office of Response and Restoration, US. «NITROGEN TRIOXIDE | CAMEO Chemicals | NOAA». [Consulta: 2 agost 2017].
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 Jones, K. The Chemistry of Nitrogen: Pergamon Texts in Inorganic Chemistry (en anglès). Elsevier, 2016-06-06. ISBN 9781483139623. 
  3. 3,0 3,1 Rayner-Canham,Geoff, Química inorgànica descriptiva 2ª ed., Pearson, 2000
  4. 4,0 4,1 Chandra,Sulekh, Comprehensive Inorganic Chemistry, New Age International Publishers, Nova Delhi, 2004
  5. Gopalan,R., Inorganic Chemistry For Undergraduates, Universities Press, India, 2009
  6. G. Brauer (Hrsg.), Handbook of Preparative Inorganic Chemistry 2nd ed., vol. 1, Academic Press 1963,.
  7. 7,0 7,1 7,2 7,3 Todres,Z.V., Ion-Radical Organic Chemistry: Principles and Applications, Marcel Dekker, 2009
  8. Ignarro,L.J., Nitric Oxide: Biology and Pathobiology, Academic Press,Florida, 2000
  9. van Faassen,Ernst, Radicals for Life: the various forms of nitric oxide, Elsevier, Oxford, 2007