五酸化二窒素（N2O5）とは｜性質・製法・反応・危険性を解説

五酸化二窒素（N2O5）の性質・製法・反応と危険性、実験時の安全対策を図解でやさしく解説。化学実験者必読の入門ガイド。

五酸化二窒素（N₂O₅）は、硝酸の脱水により得られる窒素酸化物で、硝酸の無水物（酸無水体）に相当します。化学式は N₂O₅、白色の固体であり、強力な酸化剤です。固体の結晶は一般にイオン性の組成（nitronium nitrate：NO₂⁺ NO₃⁻）として記述されることが多く、一方で気相では分子的な N₂O₅ として存在します。

性質

• 外観：白色結晶性固体（取り扱い条件によっては昇華や分解が起きやすい）。
• 化学的特徴：強力な酸化剤であり、酸性無水体として水と激しく反応して硝酸（HNO₃）に戻ります。
• イオン性・分子的性質：固体状態では硝酸カチオン（NO₂⁺）と硝酸イオン（NO₃⁻）の寄与が大きいのに対し、気相では分子として存在することが知られています。
• 可溶性：多くの有機溶媒（クロロホルム、ジクロロメタンなど）に溶け、溶液中でニトロニウムイオン（NO₂⁺）を発生させることができます。

製法

一般的な実験室的製法は濃硝酸から水を除去する方法です。例えば、硝酸から水分を除去する試薬として酸化リン(V)（P₄O₁₀、しばしばP₂O₅と表記されることがあります）を用いると、硝酸の脱水により N₂O₅ が得られます。反応は脱水とそれに続く縮合により進行します。

主な反応と用途

• 加水分解：N₂O₅ + H₂O → 2 HNO₃（水と反応して硝酸になる）。
• ニトロ化反応：非水溶媒（例：クロロホルムに溶かして）中でニトロニウムイオン（NO₂⁺）を供給し、芳香族化合物などへのニトロ化に用いられることがあります。
• 酸化反応：強い酸化剤として有機化合物や無機物の酸化に関与する。ただし取扱いに注意が必要。
• 大気化学：夜間のNOx化学において貯蔵種（reservoir species）として重要であり、エアロゾル表面で加水分解して硝酸を生成するなど、大気中の硝酸塩生成に関与します。

危険性と安全対策

• 毒性・刺激性：加水分解や分解により二酸化窒素（NO₂）などの有害ガスを放出するため、吸引すると呼吸器に強い刺激を与え、肺水腫など重篤な中毒を引き起こす恐れがあります。元の文でも触れられているように、二酸化窒素ガスを発生させるので毒性があります。
• 酸化性：強力な酸化剤であり、有機物や可燃物と混合すると発火・爆発の危険があります。油脂類や有機溶媒との接触を避けること。
• 腐食性：皮膚・眼・粘膜に対して腐食性を示すため、適切な個人防護具（耐酸手袋、保護眼鏡、フェイスシールド、実験用防護衣）を着用すること。
• 保管：乾燥・低温・通気の良い場所で、可燃物や還元性物質から離して保管する。容器は湿気混入を避け密封し、冷暗所を推奨。
• 応急処置：吸入した場合は直ちに新鮮な空気の場所へ移し、症状があれば医療機関を受診。皮膚接触では大量の水で充分に洗い流し、眼に入った場合は流水で少なくとも15分洗眼し医師に相談。
• 廃棄：反応性物質であるため、単純に廃棄せず、適切に希釈・不活化（加水分解して硝酸に戻す等）した上で規制に従って処分する。専門業者への委託が望ましい。

環境影響

N₂O₅は大気中化学の観点で重要な役割を果たし、都市域などでは夜間に生成されやすく、エアロゾルや雲水中で加水分解して硝酸を与えることで二次エアロゾル（硝酸塩）の生成や酸性化に寄与します。なお、五酸化二窒素は亜酸化窒素（N₂O：笑気や温室効果ガス）とは別物です。

参考と注意点

実験で扱う際は必ず換気の良いフードの下で作業し、局所排気および適切な個人防護具を用いてください。少量でも非常に反応性が高いため、前述のとおり可燃物や還元剤と接触させないことが重要です。さらに詳しい合成手順や物性値（融点、分解温度など）を参照する場合は専門の化学ハンドブックや安全データシート（SDS）を確認してください。

元の簡潔な説明では、五酸化二窒素が 化合物の一種であること、硝酸から水分を除去して得られること、化学式が N₂O₅ であること、強力な酸化剤で白色固体であること、そして酸化リンで硝酸の水分を除去して調製されること、さらに クロロホルムに溶かしてニトロニウム性質を利用できることや、二酸化窒素を発生するので毒性があることが触れられていました。ここではそれらを整理・補足し、性質・製法・反応・危険性・環境影響・取り扱い上の注意をまとめました。

質問と回答

Q:五酸化二窒素とは何ですか?

Q:化学式は?

Q: 何に使うのですか?

Q:五酸化二窒素はどのように作られるのですか?

Q: 五酸化二窒素の色と質は?

Q:五酸化二窒素は有毒ですか?

Q:五酸化二窒素はクロロホルムに溶けますか?

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