Oxid dusičitý

Oxid dusičitý (NO₂) je jedním z pěti oxidů dusíku.

Oxid dusičitý
NO2 (vlevo) a N2O4 (vpravo)
Struktura oxidu dusičitého
Obecné
Systematický název	oxid dusičitý
Anglický název	Nitrogen dioxide
Německý název	Stickstoffdioxid
Sumární vzorec	NO2 (monomer) N2O4 (dimer)
Vzhled	červenohnědý plyn žlutohnědá kapalina bílé krystaly
Identifikace
Registrační číslo CAS	10102-44-0 10544-72-6 (dimer)
EC-no (EINECS/ELINCS/NLP)	233-272-6
Indexové číslo	007-002-00-0
PubChem	3032552
UN kód	1067
Číslo RTECS	QW9800000
Vlastnosti
Molární hmotnost	46,006 g/mol (NO2) 92,012 g/mol (N2O4)
Teplota tání	−11,20 °C
Teplota varu	21,20 °C
Hustota	1,981 4 g/cm3 (−195 °C) 1,449 4 g/cm3 (20 °C) 3,4 kg/m3 (22 °C)
Index lomu	nD= 1,40 (20 °C)
Kritická teplota Tk	157,8 °C
Kritický tlak pk	10 100 kPa
Rozpustnost ve vodě	reaguje za vzniku HNO3
Rozpustnost v polárních rozpouštědlech	roztok kyseliny dusičné (hnědé zbarvení)
Rozpustnost v nepolárních rozpouštědlech	diethylether chloroform sirouhlík
Tlak páry	34,33 kPa (0 °C)
Van der Waalsovy konstanty stavové rovnice	a= 0,535 4 Pa·m6mol−2 b= 44,24×10−6 m3mol−1
Měrná magnetická susceptibilita	−3,52 Sm−1 (−16 °C)
Ionizační energie	9,79 eV
Struktura
Krystalová struktura	krychlová
Termodynamické vlastnosti
Standardní slučovací entalpie ΔHf°	33,2 kJ/mol1
Entalpie tání ΔHt	252 J/g
Standardní molární entropie S°	240,1 JK−1mol−1
Standardní slučovací Gibbsova energie ΔGf°	51,32 kJ/mol
Izobarické měrné teplo cp	0,809 JK−1g−1
Bezpečnost
GHS03 GHS04 GHS05 GHS06 [1] Nebezpečí[1]
H-věty	H270 H330 H314
R-věty	R8 R26 R34
S-věty	(S1/2) S9 S26 S28 S36/37/39 S45
NFPA 704	0 3 0 OX
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa). Některá data mohou pocházet z datové položky.

Vlastnosti

V plynném stavu jde o červenohnědý, agresivní, prudce jedovatý plyn, v kapalném stavu je to žlutohnědá látka, která tuhne na bezbarvé krystaly. Změna barvy při skupenských přechodech souvisí s rovnováhou mezi dimerní formou (N₂O₄, převládá v kondenzovaných fázích, je bezbarvá) a monomerní formou (NO₂, je přítomna v plynné fázi, intenzivně červenohnědá):

N₂O₄ ⇌ 2 NO₂

Vznik a výroba

Vzniká ve spalovacích motorech oxidací vzdušného dusíku za vysokých teplot, oxidací oxidu dusného atmosférickým kyslíkem a ozónem^[2] a dále vzniká rozkladem kyseliny dusičné.

Průmyslově se vyrábí dvoustupňovou oxidací amoniaku:

4 NH₃ + 5 O₂ → 4 NO + 6 H₂O

2 NO + O₂ → 2 NO₂

S vodou reaguje oxid dusičitý za vzniku kyseliny dusičné a oxidu dusnatého:

3 NO₂ + H₂O → 2 HNO₃ + NO.

Použití

• Oxid dusičitý je meziproduktem výroby kyseliny dusičné (HNO₃);
• Silné oxidační činidlo v průmyslových procesech;
• Okysličovadlo v raketových palivech.^[3]

Okysličovadlo v raketových palivech

Kapalný oxid dusičitý se používá v dvousložkových pohonných látkách (bipropelantech) jako okysličovadlo v raketových motorech, nejčastěji v kombinaci s hydrazinem jako palivem; spalování probíhá dle rovnice

2 N₂H₄ + N₂O₄ → 3 N₂ + 4 H₂O.

Směs hydrazinu s oxidem dusičitým je hypergolická, tj. uvedená reakce započne automaticky po smíchání obou složek pohonné látky. Proto jsou při použití této směsi raketové motory jednodušší, neboť nepotřebují zážehový systém.

Ekologická a zdravotní rizika

Koncentrace oxidu dusičitého v atmosféře v roce 2015.

V ovzduší patří oxid dusičitý, respektive oxidy dusíku, spolu s oxidem siřičitým, k plynům, které způsobují kyselé deště a poškozují tak životní prostředí^[3] (půda, vegetace, živočichové) i lidské výtvory (budovy, památky).

Dále je hlavní složkou fotosmogu, kdy je zdrojem atomárního kyslíku v základním stavu^[2] (O(³P); jednoatomový radikál, tripletový stav) pro přízemní ozón.

Dopady na zdraví člověka

Vdechování vyšších koncentrací oxidů dusíku dráždí dýchací cesty – na sliznicích se rozpuštěním tvoří kyselina dusičná (HNO₃). Vdechování vysokých koncentrací oxidů dusíku (běžně se v ovzduší nevyskytují) či čistých plynů vede k závažným zdravotním potížím či ke smrti.^[3]

NO₂ má vliv na centrální nervový systém (CNS).^[4]

Předpokládaná rizika:

• oxidy dusíku se vážou na hemoglobin;^[5]
• podíl na vzniku nádorových onemocnění (aerosol se dostane hlouběji do plic, poškození DNA).

V Česku platí pro koncentrace oxidu dusíku (s výjimkou oxidu dusného) limity v ovzduší pracovišť (PEL; NPK - P).^[3]

Oxid dusičitý může vyvolávat biochemické změny již při relativně nízkých koncentracích počínaje 30minutovou expozicí při koncentraci okolo 380 µg/m³ (0,20 ppm).

Oxid dusičitý je pohlcován hlenem dýchacích cest z 80 až 90 procent. Způsobuje záněty dýchacích cest od lehkých forem až po edém plic.^[6]

Metaanalýza ukázala, že riziko úmrtí roste o 4 % na dlouhodobou expozici koncentraci 10 μg/m³.^[7]