El pentóxido de dinitrógeno existe en dos formas en equilibrio entre sí. Una es la molécula covalente N [matemática] _2 [/ matemática] O [matemática] _5 [/ matemática], la otra es nitrato de nitronio, [NO [matemática] _2 ^ + [/ matemática]] [NO [matemática] ^ −_3 [/ matemáticas]].
N [matemática] _2 [/ matemática] O [matemática] _5 [/ matemática] ⇌ [NO [matemática] _2 ^ + [/ matemática]] [NO [matemática] ^ −_ 3 [/ matemática]]
El catión nitronio [O = N = O] [matemática] ^ + [/ matemática] es una especie reactiva estable que solo existe en la sal sólida, nitrato de nitronio. La forma líquida y gaseosa que coincide con la estequiometría de la sal es el pentóxido de dinitrógeno molecular.
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La facilidad con que N [matemática] _2 [/ matemática] O [matemática] _5 [/ matemática] vuelve a la forma iónica cuando es sólida sugiere que es probable que la forma iónica se prefiera energéticamente en estado sólido. Cuando se disuelve en un solvente no reactivo adecuado como el tetraclorometano, existe en forma molecular en solución.
Un estado cristalino compacto puede favorecer una reordenación a NO lineal [matemática] _2 ^ + [/ matemática] y NO iónico [matemática] ^ -_ 3 [/ matemática] plana que se empacaría más fácilmente que la torpe N [matemática] _2 [/ matemáticas] O [matemáticas] _5 [/ matemáticas] molécula.
El estado molecular se vería favorecido por consideraciones de energía en el líquido y en los estados sólidos de N [matemáticas] _2 [/ matemáticas] O [matemáticas] _5 [/ matemáticas]. Este cambio de molecular a iónico al cambiar del estado sólido se conoce en el cloruro de amonio que existe como un sólido iónico que se sublima como una mezcla de amoníaco molecular y cloruro de hidrógeno. Un fenómeno similar se encuentra en el etanoato de amonio, una sustancia iónica en estado sólido que sublima como el amoníaco molecular y el ácido etanoico molecular.
