Azoto dioksidas

Straipsnis iš Vikipedijos, laisvosios enciklopedijos.
Peršokti į: navigaciją, paiešką
Azoto dioksidas
Nitrogen-dioxide-2D-dimensions.png Nitrogen-dioxide-3D-vdW.png
Sisteminis (IUPAC) pavadinimas
CAS numeris 10102-44-0
Cheminė formulė NO2
Molinė masė 46,0055(5) g/mol
SMILES O=[N]=O
Rūgštingumas (pKa)
Bazingumas (pKb)
Valentingumas
Fizinė informacija
Tankis
Išvaizda ryškios oranžinės dujos
Lydymosi t° −11,2 °C (261,95 K)
Virimo t° 21,2 °C (294 K)
Lūžio rodiklis (nD)
Klampumas
Tirpumas H2O
Šiluminis laidumas
log P
Garavimo slėgis
kH
Kritinis santykinis drėgnumas
Farmakokinetinė informacija
Biotinkamumas
Metabolizmas
Pusamžis
Pavojus
MSDS
ES klasifikacija
NFPA 704
Žybsnio t°
Užsiliepsnojimo t°
R-frazės
S-frazės
LD50
Struktūra
Kristalinė struktūra
Molekulinė forma
Dipolio momentas
Simetrijos grupė
Termochemija
ΔfHo298
Giminingi junginiai
Giminingi
Giminingi junginiai
Giminingos grupės

Azoto dioksidas – cheminis junginys, kurio formulė NO2. Tai yra vienas iš keletos azoto oksidų. NO2 yra pramoninės azoto rūgšties sintezės tarpinis junginys. Šios rausvai rudos toksiškos dujos turi aštraus prakaito kvapą ir yra žinomas oro taršalas.[1]

Gamyba ir reakcijos[taisyti | redaguoti kodą]

Azoto dioksidas atsiranda kai azoto monoksidas yra oksiduojamas ore:[2]

2 NO + O2 → 2 NO2

Laboratorijoje galima gauti termiškai skaidant diazoto pentoksidą, kuris gaunamas iš azoto rūgšties dehidratacijos:

2 HNO3 → N2O5 + H2O
2 N2O5 → 4 NO2 + O2

Kai kurių metalų nitratai pakaitinus taip pat skyla išskirdami azoto dioksidą (NO2):

2 Pb(NO3)2 → 2 PbO + 4 NO2 + O2

Antraip, koncentruotos azoto rūgšties redukcija metalu (tokiu kaip varis):

4 HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + 2 NO2 +2 H2O

Arba, galiausiai, įdedant koncentruotą azoto rūgštį kartu su alavu. Šalutinis produktas yra alavo dioksidas.

4HNO3 + Sn → H2O + H2SnO3 + 4 NO2

Pagrindinės šiluminės savybės[taisyti | redaguoti kodą]

Azoto dioksido (NO2) dujos pasiverčia į bespalves diazoto tetraoksido (N2O4) dujas esant mažoms temperatūroms. Šioje nuotraukoje buteliuose yra vienodas dujų kiekis skirtinguose temperatūrose.

NO2 būna pusiausvyroje kartu su bespalvėmis diazoto tetraoksido (N2O4) dujomis.

2 NO2 is in equilibrium with N2O4

Pusiausvyra apibūdinama entalpija ΔH = −57.23 kJ/mol, kuri yra egzoterminė. NO2 yra labiau palankesnė aukštoms temperatūroms, kai tuo tarpu, mažose temperatūrose, vyrauja diazoto tetraoksidas (N2O4). Bespalvis diazoto tetraoksidas (N2O4) gali būti gaunamas kaip kietas jo kietėjimo taške −11.2 °C.[2] NO2 yra paramagnetinis, dėl savo neporinio elektrono, tuo tarpu N2O4 yra diamagnetinis.

Azoto dioksido chemija yra plačiai tiriama. Esant 150 °C, NO2 skaidosi išlaisvinant deguonį per endoterminį procesą (ΔH = 114 kJ/mol):

2 NO2 → 2 NO + O2

Kaip oksidatorius[taisyti | redaguoti kodą]

Kaip sako N-O ryšio silpnumas, NO2 yra geras oksidatorius. Dėl šios priežasties, jis degs, kartais sprogstančiai, su daug junginių, pvz., angliavandeniliais.

Hidrolizė[taisyti | redaguoti kodą]

Junginys hidrolizuojasi ir duoda azoto rūgštį bei nitrito rūgštį:

2 NO2/N2O4 + H2O →HNO2 + HNO3

Ši reakcija yra vienas žingsnis Ostvaldo procese, pramoniniu būdu gaminant nitritinę rūgštį iš amoniako.[3] Azoto rūgštis lėtai skyla į azoto dioksidą, kurio rūgštis suteikia daugeliui mėginių geltoną spalvą:

4 HNO3 → 4 NO2 + 2 H2O + O2

Virtimas į nitratus[taisyti | redaguoti kodą]

NO2 yra naudojamas sukurti bevandenius metalų nitratus iš oksidų:[2]

MO + 3 NO2 → 2 M(NO3)2 + NO

Alkilo ir metalo jodidai duoda šiuos nitritus:

2 CH3I + 2 NO2 → 2 CH3NO2 + I2
TiI4 + 4 NO2 → Ti(NO2)4 + 2 I2

Saugumas ir tarša[taisyti | redaguoti kodą]

Azoto dioksidas yra toksiškas jį įkvėpiant. Tačiau, kaip junginys yra aitrus ir lengvai aptinkmas uosle mažose koncentracijose, todėl įkvėpimas gali būti išvengiamas. Vienas iš galimų šaltinių yra azoto rūgšties dūminimas, kurį spontaniškai gamina NO2 esant 0 °C. Plaučių edemos apsinuodijimo simptomai atsiranda praėjus keletui valandų po mažos, bet lemtingos dozės. Taip pat mažos koncentracijos (4 ppm) apmarins nosį, taip sukeldamos pavojų gauti dar didesnę dozę.

Yra šiek tiek įrodymų, kad ilgas buvimas prie NO2 koncentracijų ties 40–100 µg/m3 gali sumažinti plaučių funkcionalumą ir padidinti riziką kvėpavimo simptomams.[4]

Azoto dioksidas suformuojamas daugelyje degimo reakcijų, naudojant orą kaip oksidatorių. Esant pakilusioms temperatūroms azotas jungiasi su deguonimi ir formuoja azoto oksidą:

O2 + N2 → 2 NO

Azoto oksidas gali būti oksiduojamas ore ir susidaro azoto dioksidas. Esant normalioms atmosferinėms koncentracijoms tai yra labai lėtas procesas.

2 NO + O2 → 2 NO2

Labiausiai pastebimi NO2 šaltiniai yra vidaus degimo varikliai.[5] Butano duojų šildytuvai ir krosnys yra taip pat šaltiniai. Oro perteklius, reikalingas pilnam kuro sudegimui įveda azotą į degimo reakcijas aukštose temperatūrose ir gaunamas azoto oksidas (NOx). Apribojant NOx gamybos poreikius naudojamas apibrėžtas oro kiekis degime. Namų ūkyje azoto dioksido šaltiniai yra žibalo šildytuvai ir dujų šildytuvai.[6]

Azoto dioksido 2011 troposferinio stulpelio tankis.

Azoto dioksidą taip pat gamina atmosferiniai branduoliniai bandymai ir jis yra atsakingas už rožinės spalvos grybų debesis.[7]

Azoto dioksidas yra aukšto masto teršalas, turintis kaimo vietovėse kaip kur koncentracijas apie 30 µg/m3, netoli pavojingo sveikatai lygio. Azoto dioksidas vaidina svarbų vaidmenį atmosferos chemijoje, įskaitant troposferinio ozono susidarymą. 2005 m. tyrėjai iš Kalifornijos universiteto, San Diege, pasiūlė ryšį taip NO2 lygių ir staigaus kūdikių mirties sindromo (angl. Sudden Infant Death Syndrome).[8]

Azoto dioksidas taip pat yra natūraliu būdu pagaminamas per žaibines audras. Terminas šiam procesui yra „atmosferinis azoto fiksavimas“. Sukeltas lietus per tokias audras yra labai geras sodui, kadangi jame yra daug trąšų. (Henry Cavendish 1784, Birkland -Eyde Process 1903, et-al)

Nuorodos[taisyti | redaguoti kodą]

Šaltiniai[taisyti | redaguoti kodą]

  1. "Nitrogen dioxide."
  2. 2,0 2,1 2,2 Holleman, A. F.; Wiberg, E. „Inorganic Chemistry“ Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
  3. Michael Thiemann, Erich Scheibler, Karl Wilhelm Wiegand “Nitric Acid, Nitrous Acid, and Nitrogen Oxides” in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2005, Weinheim.
  4. (13–15 January 2003) Health Aspects of Air Pollution with Particulate Matter,Ozone and Nitrogen Dioxide. World Health Organization. Tikrinta 2011-11-19.
  5. Son, Busoon; Wonho Yang, Patrick Breysse, Taewoong Chung and Youngshin Lee. „Estimation of occupational and nonoccupational nitrogen dioxide exposure for Korean taxi drivers using a microenvironmental model“. Environmental Research, 94 (3), 291–296 (2004 m. March). DOI:10.1016/j.envres.2003.08.004. PMID 15016597. Pasiektas 2008-02-25. 
  6. "The Impact of Unvented Gas Heating Appliances on Indoor Nitrogen Dioxide Levels in 'TIGHT' Homes." Nuoroda tikrinta 2013-04-11.
  7. Effects of Nuclear Explosions. Nuclearweaponarchive.org. Retrieved on 2010-02-08.
  8. "Sids Linked to Nitrogen Dioxide Pollution." Nuoroda tikrinta 2008-02-25.