Діоксид азоту
Хімічний елемент азот з порядковим номером 7 розташований в 5 групі періодичної системи Менделєєва. Цей двоатомний газ при нормальних умовах досить інертний. У земній атмосфері на його частку припадає три чверті. Елемент характеризується наступними ступенями окислення: -3, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5. Він входить до складу багатьох сполук. Одним з них є червонувато-коричневий отруйний газ (відрізняється здатністю дратувати дихальні шляхи, викликає набряк легенів при великих концентраціях), що має характерний різкий їдкий запах - це діоксид азоту. Формула має вигляд NO2. Молярна маса 46,01 г / моль. Щільність 2,62 г / дмsup3-. Температура кипіння 21 ° C. При розчиненні у воді реагує з нею. Показник заломлення 1,449 (при 20 ° C).
Діоксид азоту відіграє важливу роль в хімії атмосфери, в тому числі у формуванні тропосферного озону. Одночасно він є великим забруднювачем повітря і проміжним продуктом в промисловому синтезі азотної кислоти, мільйони тонн якої виробляються кожен рік. Це один з декількох оксидів азоту (Бінарні неорганічні сполуки азоту з киснем) зі ступенями окислення:
I - закис азоту N2O-
II - монооксид азоту NO-
III - триоксид діазота N2O3-
IV - діоксид азоту NO2 і тетраоксид діазота N2O4-
V - пентаоксид діазота N2O5-
трінітрамід N (NO2) 3.
Діоксид азоту легко зріджується. Він важчий за повітря. При нормальних умовах NO2 змішаний (приблизно, 1: 1) з безбарвним речовиною (своїм димером) N2O4. Хімія NO2 добре вивчена.
При взаємодії з водою гідролізується, в результаті утворюються дві кислоти (азотистая і азотна): 2NO2 + H2O - HNO2 + HNO3.
У реакціях з лугами утворюються солі цих же двох кислот: 2NaOH + 2NO2 - NaNO2 + NaNO3 + H2O.
Він є сильним окислювачем, здатний окислювати SO2 до SO3. На цьому його властивості заснований метод нитрозного отримання сірчаної кислоти. У середовищі NO2 багато речовин, включаючи органічні сполуки, сірку, вугілля і фосфор, горять.
Діоксид азоту зазвичай утворюється в результаті окислення оксиду азоту киснем повітря: O2 + 2NO - 2NO2
У лабораторії NO2 отримують в два етапи: дегідратацією азотної кислоти до пентаоксиду діазота, який потім розкладають термічним шляхом:
2HNO3 - N2O5 + H2O,
2N2O5 - 4NO2 + O2.
В результаті термічного розкладання нітратів деяких металів також можна отримати NO2:
2Pb (NO3) 2 - 4NO2 + 2PbO + O2.
Окисел може утворюватися при взаємодії азотної кислоти (концентрованої) з металами (наприклад, міддю):
4HNO3 + Cu - 2NO2 + Cu (NO3) 2 + 2H2O.
При впливі азотної кислоти (концентрованої) на олово, крім діоксиду азоту, утворюється олов'яна кислота в якості побічного продукту:
4HNO3 + Sn - H2O + H2SnO3 + 4NO2.
У деяких джерелах окисел N2O4 (IV) називають не інакше, як тетраоксид азоту. Але це неправильна назва, так як речовина є Азотний тетраоксид. NO2 існує в рівновазі з безбарвним газом N2O4: 2NO2harr-N2O4.
Так як це рівновага є екзотермічним, то воно зсувається в бік NO2 при більш високих температурах, а при більш низьких - у бік N2O4. Димер переходить в твердий стан при температурі мінус 11,2 оС. При температурі 150 градусів розкладається: N2O4 - 2NO2, потім 2NO2 - 2NO + O2.
Азотна кислота повільно виділяє NO2, який надає характерний жовтий колір більшості зразків цієї кислоти:
4HNO3 - 4NO2 + 2H2O + O2.
Діоксид азоту легко виявити по запаху вже при низьких концентраціях, вдихання його парів краще уникати. Одним з потенційних джерел NO2 є димить азотна кислота, яка виділяє NO2 при температурах вище 0 градусів. Симптоми отруєння (набряк легенів), як правило, з'являються після вдихання потенційно смертельних доз через кілька годин. Існує ряд доказів, що довгостроковий вплив NO2 при концентраціях вище 40-100 мкг / мsup3- може знизити функцію легенів і збільшити ризик респіраторних симптомів. У дослідженнях деяких вчених встановлено зв'язок між концентрацією NO2 і синдромом раптової дитячої смерті.
Діоксид азоту утворюється в більшості процесів горіння, де використовується повітря як окислювач.
При підвищених температурах азот з'єднується з киснем з утворенням оксиду азоту: O2 + N2 - 2NO, потім NO окислюється на повітрі з утворенням діоксиду O2 + 2NO - 2NO2:
При нормальних атмосферних концентрацій це дуже повільний процес.
Найбільш вірогідним джерелами NO2 є двигуни внутрішнього згоряння, теплові електростанції і, меншою мірою, целюлозні заводи.
Газові обігрівачі та печі є також джерелами цього оксиду. Необхідний для горіння надлишок повітря вносить азот, який при високих температурах перетворюється в оксиди азоту.
У домашніх господарствах гасові обігрівачі та газові обігрівачі є також джерелами NO2.
Діоксид азоту виробляється при атмосферних ядерних випробуваннях (червонуватий колір грибоподібного хмари).
У деяких сільськогосподарських районах його приземні концентрації можуть досягати 30 мкг / мsup3-.
NO2 також природним чином виробляється при грозі, дощі.
