Tetrossido di azoto: proprietà, sintesi, reazioni, usi

Il tetrossido di azoto il cui nome I.U.P.A.C. è tetrossido di diazoto è un composto inorganico con formula N2O4  in cui è presente un legame azoto-azoto.

Ciascun atomo di azoto ha una carica positiva ed è legato a un ossigeno tramite legame doppio e a un atomo di ossigeno che ha una carica negativa tramite legame semplice.
La specie quindi presenta separazione di carica e stabilizzazione per risonanza.

Proprietà

Il tetrossido di azoto è un liquido incolore dall’odore sgradevole con un basso punto di ebollizione. Alla temperatura di 21.7 °C bolle e passa allo stato gassoso in cui si presenta come un gas di colore arancio. Esso è un  energico ossidante ed è altamente tossico e corrosivo.

Si trova in equilibrio con il biossido di azoto che è di  colore bruno-rossastro:
N2O4(g)  ⇄ 2 NO2(g)

La variazione di entalpia correlata a questo equilibrio è di 58.0 kJ e ciò implica che la reazione è endotermica.
Pertanto per il Principio di Le Chatelier un aumento di temperatura provoca lo spostamento a destra dell’equilibrio. L’aumento di biossido di azoto provoca la variazione di colore da arancio o bruno

Sintesi

Il tetrossido di azoto può essere preparato attraverso diverse vie sintetiche.

Tra le reazioni vi è quella di disproporzione in cui da acido nitrico e ossido di arsenico (III) si ottiene monossido di azoto, biossido di azoto e acido arsenico:
2 HNO3 + As2O3 + 2 H2O → NO + NO2 + 2 H3AsO4

Dalla reazione del monossido di azoto con l’ossigeno si ottiene biossido di azoto:
2 NO + O2 → 2 NO2

Dal biossido di azoto si ottiene il tetrossido di azoto:
2 NO2   ⇄  N2O4

Un altro modo per ottenere il monossido di azoto da cui, analogamente alla precedente reazione si ottiene il tetrossido di azoto, è l’ossidazione catalitica dell’ammoniaca:
4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 5 H2O

Reazioni

Il tetrossido di azoto reagisce con l’acqua per dare, secondo una reazione di disproporzione acido nitroso e acido nitrico:
N2O4 + H2O → HNO2 + HNO3

Si noti che l’azoto passa da numero di ossidazione +4 a numero di ossidazione +3 e +5

Inoltre reagisce con l’idrazina per dare azoto e vapore acqueo:
N2O4(g) + 2 N2H4(g) → 3 N2(g) + 4 H2O(g)

Usi

Il tetrossido di azoto è utilizzato come agente ossidante in uno dei più importanti propellenti per razzi costituendo uno dei due componenti dei propellenti ipergolici. In questi propellenti il combustibile è l’idrazina o un suo derivato che sono tutti liquidi a temperature e pressioni ordinarie.

Trova inoltre utilizzo nella nitrazione del benzene che avviene in presenza di ossigeno e di un catalizzatore come le zeoliti:

4 C6H6 + 2 N2O4 + O2 → 4 C6H5NO2 + 2 H2O

ARGOMENTI

GLI ULTIMI ARGOMENTI

TI POTREBBE INTERESSARE

Resa percentuale in una reazione. Esercizi svolti e commentati

La resa percentuale di una reazione costituisce un modo per valutare l'economicità di una reazione industriale che può essere accantonata se è bassa. Si possono...

Bilanciamento redox in ambiente basico: esercizi svolti

Il bilanciamento di una reazione redox in ambiente basico  può avvenire con  il metodo delle semireazioni. Nel bilanciamento vanno eliminati di eventuali ioni spettatori...

Temperature di ebollizione di composti organici

Le temperature di ebollizione dei composti organici forniscono informazioni relative alle loro proprietà fisiche e alle caratteristiche della loro struttura e costituiscono una delle...