El ion nitronio , [ N O 2 ] + , es un catión . Es un ion onio porque su átomo de nitrógeno tiene carga +1, similar al ion amonio [NH 4 ] + . Se crea mediante la eliminación de un electrón de la molécula paramagnética de dióxido de nitrógeno NO 2 , o la protonación del ácido nítrico HNO 3 (con eliminación de H 2 O ). [2]
Es lo suficientemente estable como para existir en condiciones normales, pero generalmente es reactivo y se utiliza ampliamente como electrófilo en la nitración de otras sustancias. El ion se genera in situ para este fin mezclando ácido sulfúrico concentrado y ácido nítrico concentrado según el equilibrio :
El ion nitronio es isoelectrónico con el dióxido de carbono y el óxido nitroso , y tiene la misma estructura lineal y ángulo de enlace de 180°. Por esta razón tiene un espectro vibracional similar al dióxido de carbono. Históricamente, el ion nitronio se detectaba mediante espectroscopia Raman , porque su estiramiento simétrico es activo en Raman pero inactivo en infrarrojos. El estiramiento simétrico activo en Raman se utilizó por primera vez para identificar el ion en mezclas nitrantes. [3]
Se pueden aislar algunas sales de nitronio estables con aniones de nucleofilia débil. Estas incluyen perclorato de nitronio [NO 2 ] + [ClO 4 ] − , tetrafluoroborato de nitronio [NO 2 ] + [BF 4 ] − , hexafluorofosfato de nitronio [NO 2 ] + [PF 6 ] − , hexafluoroarsenato de nitronio [NO 2 ] + [AsF 6 ] − y hexafluoroantimoniato de nitronio [NO 2 ] + [SbF 6 ] − . Todos estos son compuestos muy higroscópicos . [4]
La forma sólida del pentóxido de dinitrógeno , N 2 O 5 , en realidad está formada por iones de nitronio y nitrato , por lo que es un compuesto iónico , nitrato de nitronio [NO 2 ] + [NO 3 ] − , no un sólido molecular . Sin embargo, el pentóxido de dinitrógeno en estado líquido o gaseoso es molecular y no contiene iones de nitronio. [2] [5]
Los compuestos fluoruro de nitril , NO 2 F , y cloruro de nitril , NO 2 Cl , no son sales de nitronio sino compuestos moleculares, como lo demuestran sus bajos puntos de ebullición (−72 °C y −6 °C respectivamente) y longitudes de enlace nitrógeno-halógeno cortas (N–F 135 pm, N–Cl 184 pm). [6]
La adición de un electrón forma el radical nitrilo neutro , NO 2 • ; de hecho, éste es bastante estable y se conoce como el compuesto dióxido de nitrógeno .
La especie cargada negativamente relacionada es NO−2, el ion nitrito .