三氧化二氮N?O?
銅臭 / 2022-07-26
逐滴加硝酸于三氧化二砷或硝酸與淀粉共熱即產(chǎn)生三氧化二氮:
2HNO?+As?O?=2HAsO?+ N?O?
這種氧化物只在固態(tài)時穩(wěn)定。在液態(tài)時即部分分解為氧化氮和二氧化氮:
N?O?⇔NO+NO? Q=-10千卡
在平常情況下，為氣態(tài)，大部分分解; 在25°C時，未分解的僅為10%。由于上式所表示的反應(yīng)是可逆的，等體積的NO和NO?的 混合氣體與化合物N?O?有完全相同的性質(zhì)。冷卻到-20°C， 三氧化二氮即凝為深藍色液體，在-103°C凝為藍色固體。它溶于堿液內(nèi)而形成亞硝酸鹽:
N?O?+2NaOH=2NaNO?+H?O
它與水起反應(yīng)后的主要產(chǎn)物是亞硝酸:
N?O?+H?O=2HNO?
因此，三氧化二氮是亞硝酸的酐，故稱為亞硝酐。不過，自由的亞硝酸也不穩(wěn)定，很快地分解而產(chǎn)生硝酸:
3HNO?=HNO?+2NO+H?O
三氧化二氮的結(jié)構(gòu)式為
4.二氧化氮NO2
在討論氧化氮時已經(jīng)指出，如何由該化合物產(chǎn)生二氧化氮。小量制備二氧化氮的最簡便的方法是，加熱干燥的硝酸鉛。其反應(yīng)為
2Pb(NO?)?=2PbO+4NO?+O?
它是棕紅色的氣體，具有特殊臭味并有毒。在22.4°C時凝為紅棕色液體，可以與氧分開。在冶卻時液體二氧化氮顏色逐漸變淡，最后變?yōu)闊o色，在-11.2°C結(jié)為無色晶體。另一方面，加熱氣體時，顏色逐漸變深。共蒸氣密度的測定證明顏色的改變是由于二氧化氮在冶卻時聚合成四氧化二氮N?O?之故:
2NO?⇔N?O? Q=14.7千卡
這個反應(yīng)的平衡決定于溫度。在140°C時，氣體全部為NO?。在較低溫度時，平衡中氣體的離解部分表示于圖13-3。因為二氧化氮是有色的，所以由混合氣體顏色的深淺可以看出離解部分的多寡。加熱超過150°C,二氧化氮即發(fā)生熱分解。
2NO?⇔2NO+O?
對這個反應(yīng)平衡所作的研究表明，在600°C以上，分解兒近完全。以上兩種分解作用可以簡式表示如下:
二氧化氮與水反應(yīng)形成硝酸和亞硝酐，后者再與水反應(yīng)生成硝酸和氧化氮，故總反應(yīng)可以下式表示:
3NO?+H?O=2HNO?+NO
若有空氣存在，所生成的NO隨即氧化為NO?,與水反應(yīng)，最后皆完全變?yōu)橄跛?。二氧化氮與苛性堿作用而生成硝酸與亞硝酸鹽的混合物:
2NO?+2NaOH=NaNO?+NaNO?+H?O
二氧化氮是強氧化劑。由它的電偶電位可見，它的氧化力與溴相似，
N?O?+2H?+2e=2HNO? E?=1.07伏
N?O?+4H?+4e=2NO+2H?O E?=1.03伏
其作用比硝酸強烈。因此，它被用于鉛室法來制造硫酸。從它和硝酸電偶電位看，
2NO??+4H?+2e=N?O?+2H?O E?=0.81 伏
它也是和緩的還原劑，可以為像高錳酸這樣的強氧化劑所氧化。
二氧化氮的分子呈角形并有一個三電子鍵，結(jié)構(gòu)式可寫如下式:
O—N—O鍵角為132±2°,N—O鍵長1.20Å。 根據(jù)化學(xué)性質(zhì)，四氧化二氮好像是硝酐和亞硝酐的混合體，所以它的結(jié)構(gòu)式似為
但根據(jù)物理性質(zhì)的研究結(jié)果，表明它具有對稱的精構(gòu):
![1,8-二氮雜二環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯](images/201812/thumb_img/1103_thumb_G_1545291985569.jpg)
![1,5-二氮雜雙環(huán)[4.3.0]壬-5-烯 DBN](images/202306/thumb_img/5107_thumb_G_1688093666688.jpg)
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.jpg "二氧化氮聚合作用的平衡")
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