Dwutlenek azotu

Nie należy mylić z tlenkiem azotu (wzór NO), podtlenkiem azotu ( N
2 O ) lub ogólnymi zanieczyszczeniami tlenkami azotu NOx .
„NO2” przekierowuje tutaj. W przypadku innych zastosowań patrz NO2 (ujednoznacznienie) .
Dwutlenek azotu
Skeletal formula of nitrogen dioxide with some measurementsEP
Spacefill model of nitrogen dioxide
Nitrogen dioxide at different temperatures
NO
2 przekształca się w bezbarwny tetratlenek diazotu ( N
2 O
4 ) w niskich temperaturach i powraca do NO
2 w wyższych temperaturach.
Nazwy
nazwa IUPAC
Dwutlenek azotu
Inne nazwy
Tlenek azotu(IV), deutatlenek azotu
Identyfikatory
Model 3D ( JSmol )
CHEBI
ChemSpider
Karta informacyjna ECHA 100.030.234 Edit this at Wikidata
Numer WE
  • 233-272-6
976
Identyfikator klienta PubChem
Numer RTECS
  • QW9800000
UNII
Numer ONZ 1067
  • InChI=1S/NO2/c2-1-3  check Y
    Klucz: JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N  check Y
  • InChI=1/NO2/c2-1-3
    Klucz: JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYAA
  • N(=O)[O]
  • [N+](=O)[O-]
Nieruchomości
NIE
• 2
Masa cząsteczkowa   46,006 g/mol
Wygląd Brązowy gaz
Zapach Chloropodobny
Gęstość   1,880 g/L
Temperatura topnienia -9,3 ° C (15,3 ° F; 263,8 K)
Temperatura wrzenia 21,15 ° C (70,07 ° F; 294,30 K)
Hydrolizuje
Rozpuszczalność Rozpuszczalny w CCl
4 , kwasie azotowym , chloroformie
Ciśnienie pary   98,80 kPa (przy 20°C)
  150,0 ·10-6 cm3 / mol
1,449 (przy 20 ° C)
Struktura
C 2v
Zgięty
Termochemia
37,2 J/(mol·K)
240,1 J/(mol·K)
+33,2 kJ/mol
Zagrożenia
Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP):
Główne zagrożenia
 Trucizna, utleniacz
Oznakowanie GHS :
GHS03: Oxidizing GHS04: Compressed Gas GHS05: Corrosive GHS06: Toxic GHS08: Health hazard
Niebezpieczeństwo
H270 , H314 , H330
P220 , P260 , P280 , P284 , P305+P351+P338 , P310
NFPA 704 (ognisty diament)
Śmiertelna dawka lub stężenie (LD, LC):
 
 
 
 
  30 ppm (świnka morska, 1 godz. ) 315 ppm (królik, 15 min) 68 ppm (szczur, 4 godz.) 138 ppm (szczur, 30 min) 1000 ppm (mysz, 10 min)
 
  64 ppm (pies, 8 godz.) 64 ppm (małpa, 8 godz.)
NIOSH (limity ekspozycji na zdrowie w USA):
PEL (dopuszczalny)
   C5 ppm (9 mg/ m3 )
REL (zalecane)
   ST 1 ppm (1,8 mg/m 3 )
IDLH (bezpośrednie zagrożenie)
  13 str./min
Karta charakterystyki (SDS) ICSC 0930
Związki pokrewne
Powiązane tlenki azotu
Pięciotlenek diazotu




Czterotlenek diazotu Trójtlenek diazotu Tlenek azotu Podtlenek azotu

Związki pokrewne
Dwutlenek chloru Dwutlenek węgla
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa).
☒  N ( co to jest check☒ T N ?)

Dwutlenek azotu jest związkiem chemicznym o wzorze NO
2 . Jest to jeden z kilku tlenków azotu . NO
2 jest półproduktem w przemysłowej syntezie kwasu azotowego , którego rocznie produkuje się miliony ton do wykorzystania przede wszystkim do produkcji nawozów sztucznych . W wyższych temperaturach jest czerwonawo-brązowym gazem. Wdychanie w dużych ilościach może być śmiertelne. Dwutlenek azotu jest paramagnetyczną , zakrzywioną cząsteczką o symetrii grup punktowych C2v .

Należy do rodziny zanieczyszczeń atmosferycznych NO x .

Nieruchomości

Dwutlenek azotu jest czerwonawo-brązowym gazem o ostrym, gryzącym zapachu powyżej 21,2 ° C (70,2 ° F; 294,3 K), staje się żółtawo-brązową cieczą poniżej 21,2 ° C (70,2 ° F; 294,3 K) i przekształca się w bezbarwny tetratlenek diazotu ( N
2 O
4 ) poniżej -11,2 ° C (11,8 ° F; 261,9 K).

Długość wiązania między atomem azotu a atomem tlenu wynosi 119,7 pm . Ta długość wiązania jest zgodna z rzędem wiązań od jednego do dwóch.

W przeciwieństwie do ozonu , O 3 , podstawowy stan elektronowy dwutlenku azotu jest stanem dubletu , ponieważ azot ma jeden niesparowany elektron, co zmniejsza efekt alfa w porównaniu z azotynem i tworzy słabe oddziaływanie wiązania z wolnymi parami tlenu. Samotny elektron w NO
2 oznacza również, że ten związek jest wolnym rodnikiem , więc wzór na dwutlenek azotu jest często zapisywany jako • NO
2 .

Czerwono-brązowy kolor jest konsekwencją preferencyjnej absorpcji światła w niebieskim obszarze widma (400 – 500 nm), chociaż absorpcja rozciąga się w zakresie widzialnym (przy krótszych długościach fal) i w podczerwieni (przy dłuższych długościach fal). Absorpcja światła o długości fali krótszej niż około 400 nm powoduje fotolizę (z wytworzeniem NO + O, tlenu atomowego); w atmosferze dodanie tak utworzonego atomu tlenu do O 2 daje w wyniku ozon.

Przygotowanie

Zobacz także: Proces Birkelanda – Eyde'a

Dwutlenek azotu zwykle powstaje w wyniku utleniania tlenku azotu przez tlen w powietrzu (np. w wyniku wyładowania koronowego ):

  NIE + 1 ⁄ 2 O
2 → NIE
2

Dwutlenek azotu powstaje w większości procesów spalania z wykorzystaniem powietrza jako utleniacza . W podwyższonej temperaturze azot łączy się z tlenem, tworząc tlenek azotu:

  1 ⁄ 2 N
2 + O
2 → NIE
2

W laboratorium NO
2 można wytworzyć w dwuetapowej procedurze, w której w wyniku odwodnienia kwasu azotowego powstaje pięciotlenek diazotu :

2 HNO 3 → N 2 O 5 + H 2 O
  6 HNO
3 + 1 ⁄ 2 P
4 O
10 → 3 N
2 O
5 + 2 H
3 PO
4

który następnie ulega rozkładowi termicznemu:

  N
2 O
5 → 2 NIE
2 + 1 ⁄ 2 O
2

Rozkład termiczny niektórych azotanów metali również generuje NO
2 :

  Pb(NO
3 )
2 → PbO + 2 NO
2 + 1 ⁄ 2 O
2

NO
2 powstaje w wyniku redukcji stężonego kwasu azotowego metalem (takim jak miedź):

4 HNO 3 + Cu → Cu(NO 3 ) 2 + 2 NO 2 + 2 H 2 O

Powstawanie z rozkładu kwasu azotowego

Kwas azotowy rozkłada się powoli do dwutlenku azotu w wyniku ogólnej reakcji:

  2 HNO 3 → 2 NO 2 + H 2 O + 1 ⁄ 2 O
2

Utworzony w ten sposób dwutlenek azotu nadaje charakterystyczny żółty kolor, często wykazywany przez ten kwas.

Wybrane reakcje

Właściwości termiczne

NO
2 istnieje w równowadze z bezbarwnym gazowym czterotlenkiem azotu ( N
2 O
4 ):

2 NIE
2 ⇌ N
2 O
4

Równowaga charakteryzuje się Δ H = −57,23 kJ/mol , co jest zjawiskiem egzotermicznym. NO 2 jest preferowany w wyższych temperaturach, podczas gdy w niższych temperaturach dominuje N 2 O 4 . N
2 O
4 można otrzymać w postaci białej substancji stałej o temperaturze topnienia -11,2 °C. NO 2 jest paramagnetykiem ze względu na swój niesparowany elektron, podczas gdy N 2 O 4 jest diamagnetykiem .

W temperaturze 150 °C NO
2 rozkłada się z uwolnieniem tlenu w procesie endotermicznym ( Δ H = 14 kJ/mol ):

  NIE
2 → NIE + 1 ⁄ 2 O
2

Jako utleniacz

Jak sugeruje słabość wiązania N-O, NO
2 jest dobrym utleniaczem. W konsekwencji będzie się palić, czasami wybuchowo, w obecności węglowodorów . [ potrzebne źródło ]

Hydroliza

NO 2 reaguje z wodą dając kwas azotowy i azotawy :

2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3 _

Ta reakcja jest jednym z etapów procesu Ostwalda do przemysłowej produkcji kwasu azotowego z amoniaku. Reakcja ta przebiega znikomo wolno przy niskich stężeniach NO 2 charakterystycznych dla otaczającej atmosfery, chociaż zachodzi po pobraniu NO 2 przez powierzchnie. Uważa się, że taka reakcja powierzchniowa wytwarza gazowy HNO 2 (często zapisywany jako HONO ) w środowiskach zewnętrznych i wewnętrznych.

Konwersja do azotanów

NO
2 służy do wytwarzania bezwodnych azotanów metali z tlenków:

MO + 3 NIE
2 → M (NIE
3 )
2 + NIE

Jodki alkilu i metalu dają odpowiednie azotany:

TiI 4 + 8 NO 2 → Ti(NO 3 ) 4 + 4 NO + 2 I 2

Ekologia

NO
2 jest wprowadzany do środowiska z przyczyn naturalnych, w tym ze stratosfery , oddychania bakteryjnego, wulkanów i wyładowań atmosferycznych. Źródła te sprawiają, że NO
2 jest gazem śladowym w atmosferze Ziemi , gdzie odgrywa rolę w pochłanianiu światła słonecznego i regulowaniu chemii troposfery , zwłaszcza w określaniu stężenia ozonu .

Używa

NO
2 jest stosowany jako półprodukt w produkcji kwasu azotowego , jako środek nitrujący w produkcji chemicznych materiałów wybuchowych , jako inhibitor polimeryzacji akrylanów , jako środek wybielający mąkę oraz jako środek sterylizujący w temperaturze pokojowej. Jest również stosowany jako utleniacz w paliwie rakietowym , na przykład w dymiącym na czerwono kwasie azotowym ; był używany w rakietach Titan , do uruchamiania Projektu Gemini , w silnikach manewrowych Space Shuttle , aw bezzałogowych sondach kosmicznych wysyłanych na różne planety.

Źródła i narażenie spowodowane przez człowieka

„Lisi ogon” nad hutą żelaza i stali Niżny Tagil

Dla ogółu społeczeństwa najważniejszymi źródłami NO
2 są silniki spalinowe , ponieważ temperatury spalania są wystarczająco wysokie, aby połączyć termicznie część azotu i tlenu z powietrza, tworząc NO
2 . Na zewnątrz NO
2 może być wynikiem ruchu pojazdów silnikowych.

W pomieszczeniach narażenie wynika z dymu papierosowego oraz grzejników i pieców na butan i naftę.

Pracownicy w branżach, w których stosuje się NO2
. , są również narażeni i narażeni na zawodowe choroby płuc , a NIOSH ustalił limity narażenia i normy bezpieczeństwa Zagrożeni są pracownicy w obszarach wysokiego napięcia, zwłaszcza tych, w których powstają iskry lub plazma. [ potrzebne źródło ] Pracownicy rolni mogą być narażeni na NO
2 powstające w wyniku rozkładu ziarna w silosach; przewlekła ekspozycja może prowadzić do uszkodzenia płuc w stanie zwanym „ chorobą wypełniacza silosów ”.

Toksyczność

Główny artykuł: Zatrucie dwutlenkiem azotu

NO
2 dyfunduje do płynu wyścielającego nabłonek (ELF) nabłonka oddechowego i rozpuszcza się. Tam reaguje chemicznie z cząsteczkami przeciwutleniaczy i lipidów w ELF. Skutki zdrowotne NO
2 są powodowane przez produkty reakcji lub ich metabolity, które są reaktywnymi formami azotu i reaktywnymi formami tlenu , które mogą powodować skurcz oskrzeli , stany zapalne, zmniejszoną odpowiedź immunologiczną i mogą mieć wpływ na serce.

Ścieżki wskazane linią przerywaną to te, dla których dowody są ograniczone do wyników eksperymentalnych badań na zwierzętach, podczas gdy dostępne są dowody z kontrolowanych badań narażenia ludzi dla ścieżek wskazanych linią ciągłą. Linie przerywane wskazują proponowane powiązania z wynikami zaostrzenia astmy i infekcji dróg oddechowych. Kluczowymi zdarzeniami są efekty subkliniczne, punkty końcowe to efekty, które są ogólnie mierzone w klinice, a wyniki to skutki zdrowotne na poziomie organizmu. NO2 = dwutlenek azotu; ELF = płyn wyściełający nabłonek.
Rurka dyfuzyjna z dwutlenkiem azotu do monitorowania jakości powietrza. Umiejscowiony w londyńskim City .

Ostre uszkodzenia spowodowane narażeniem na NO
2 są rzadkie. 100–200 ppm może powodować łagodne podrażnienie nosa i gardła, 250–500 ppm może powodować obrzęki prowadzące do zapalenia oskrzeli lub zapalenia płuc , a poziomy powyżej 1000 ppm mogą powodować śmierć z powodu uduszenia płyn w płucach. W czasie narażenia często nie występują żadne objawy poza przejściowym kaszlem, zmęczeniem lub nudnościami, ale trwające godzinami stany zapalne w płucach powodują obrzęki.

W przypadku narażenia skóry lub oczu dotknięty obszar przepłukuje się solą fizjologiczną. Do inhalacji podaje się tlen, leki rozszerzające oskrzela , a jeśli występują oznaki methemoglobinemii , stanu, który pojawia się, gdy związki na bazie azotu wpływają na hemoglobinę w krwinkach czerwonych, można podać błękit metylenowy .

Został sklasyfikowany jako wyjątkowo niebezpieczna substancja w Stanach Zjednoczonych zgodnie z sekcją 302 amerykańskiej ustawy o planowaniu kryzysowym i wspólnotowym prawie do wiedzy (42 USC 11002) i podlega ścisłym wymogom zgłaszania przez zakłady produkujące, przechowujące lub używaj go w znacznych ilościach.

Skutki zdrowotne narażenia na NO
2

Główny artykuł: Zatrucie dwutlenkiem azotu

Nawet niewielkie dzienne wahania stężenia NO
2 mogą powodować zmiany w funkcjonowaniu płuc. Przewlekła ekspozycja na NO
2 może powodować objawy ze strony układu oddechowego, w tym zapalenie dróg oddechowych u zdrowych osób i nasilenie objawów ze strony układu oddechowego u osób z astmą.

Wpływ toksyczności na zdrowie zbadano za pomocą kwestionariuszy i wywiadów osobistych w celu zrozumienia związku między NO
2 a astmą. Wpływ zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniach na zdrowie jest ważny, ponieważ większość ludzi na świecie spędza ponad 80% czasu w pomieszczeniach. Ilość czasu spędzonego w pomieszczeniu zależy od kilku czynników, w tym od regionu geograficznego, rodzaju wykonywanej pracy i płci oraz innych zmiennych. Dodatkowo, ponieważ poprawia się izolacja domu, może to skutkować większą retencją zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniach, takich jak NO
2 . W odniesieniu do regionu geograficznego częstość występowania astmy wahała się od 2 do 20% bez wyraźnego wskazania, co jest przyczyną tej różnicy. Może to wynikać z „hipotezy higienicznej” lub „zachodniego stylu życia”, które obejmują idee dobrze izolowanych domów z mniejszą liczbą mieszkańców. W innym badaniu zbadano związek między ekspozycją na azot w domu a objawami ze strony układu oddechowego i stwierdzono statystycznie istotny iloraz szans wynoszący 2,23 (95% CI: 1,06; 4,72) wśród osób z medyczną diagnozą astmy i narażenia na kuchenkę gazową.

Głównym źródłem narażenia na NO
2 w pomieszczeniach jest używanie kuchenek gazowych do gotowania lub ogrzewania domów. Według spisu powszechnego z 2000 r. ponad połowa amerykańskich gospodarstw domowych korzysta z kuchenek gazowych, a poziom narażenia na NO
2 w pomieszczeniach jest średnio co najmniej trzy razy wyższy w domach wyposażonych w kuchenki gazowe w porównaniu z kuchenkami elektrycznymi, przy czym najwyższy poziom występuje w domach wielorodzinnych. Ekspozycja na NO
2 jest szczególnie szkodliwy dla dzieci chorych na astmę. Badania wykazały, że dzieci z astmą mieszkające w domach z kuchenkami gazowymi są bardziej narażone na objawy ze strony układu oddechowego, takie jak świszczący oddech, kaszel i ucisk w klatce piersiowej. Ponadto używanie kuchenki gazowej wiązało się ze zmniejszoną czynnością płuc u dziewcząt z astmą, chociaż tego związku nie stwierdzono u chłopców. Korzystanie z wentylacji podczas obsługi kuchenek gazowych może zmniejszyć ryzyko wystąpienia objawów ze strony układu oddechowego u dzieci chorych na astmę.

W badaniu kohortowym z udziałem dzieci Afroamerykanów mieszkających w Baltimore, mieszkających w śródmiejskich mniejszościach, w celu ustalenia, czy istnieje związek między
NO2 a astmą u dzieci w wieku od 2 do 6 lat, z istniejącą diagnozą medyczną astmy i jedną wizytą związaną z astmą, rodziny osoby o niższym statusie społeczno-ekonomicznym częściej miały w swoich domach kuchenki gazowe. Badanie wykazało, że wyższy poziom NO
2 w domu był związany z wyższym poziomem objawów ze strony układu oddechowego w badanej populacji. To dodatkowo pokazuje, że
toksyczność NO2 jest niebezpieczna dla dzieci.

Efekty środowiskowe

Interakcja NO
2 i innych NO
x z wodą, tlenem i innymi chemikaliami w atmosferze może powodować kwaśne deszcze , które szkodzą wrażliwym ekosystemom, takim jak jeziora i lasy. Podwyższony poziom NO
2 może również zaszkodzić roślinności, zmniejszając wzrost i zmniejszając plony.

Zobacz też

Cytowane źródła

Linki zewnętrzne

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nitrogen_dioxide&oldid=1142872188 ”