Оксид азоту(IV)

Окси́д азо́ту(IV), нітроге́н(IV) окси́д, діокси́д азо́ту — неорганічна сполука складу NO₂. За звичайних умов є газом червоно-бурого кольору, з характерним гострим запахом або жовтуватою рідиною. Газ є сумішшю оксиду NO₂ та його димеру N₂O₄. Ця суміш при 21,15 °С згущується на прозору жовту рідину, а при -11,2 °С — замерзає в безбарвну масу. При температурі 140 °C діоксид азоту складається тільки з молекул NO₂, він дуже темного, майже чорного кольору.

Оксид азоту(IV)
Інші назви	бурий газ
Ідентифікатори
Номер CAS	10102-44-0
Номер EINECS	233-272-6
Назва MeSH	D01.362.635.600, D01.625.550.525 і D01.650.550.587.625
ChEBI	33101
RTECS	QW9800000
SMILES	N(=O)[O][1]
InChI	InChI=1S/NO2/c2-1-3
Номер Гмеліна	976
Властивості
Молекулярна формула	NO2
Молярна маса	46,0055 г/моль
Зовнішній вигляд	бурий газ або жовтувата рідина
Густина	2,0527 г/л (газ) 1,491 г/см³ (рідина, 0 °C) 1,536 г/см (твердий)
Тпл	-11,2 °C
Ткип	21,1 °C
В'язкість	0,532 мПа·с (0 °C) 0,402 мПа·с (25 °C)
Структура
Дипольний момент	0,316 ± 0,010 D
Термохімія
Ст. ентальпія утворення ΔfHo 298	33,2 кДж/моль
Ст. ентропія So 298	240,1 Дж/(моль·K)
Теплоємність, co p	37,2 Дж/(моль·K)
Небезпеки
Індекс ЄС	007-002-00-0
Класифікація ЄС	T+
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Ця стаття про оксид азоту складу NO₂. Про інші сполуки цього ряду див. Оксиди азоту.

Структура

Молекула NO₂ має вигнуту будову із кутом O-N-O у 134,1°. Відстань N-O складає 1,193 Å.

Отримання

Промислове отримання оксиду NO₂ полягає в окисненні повітрям аміаку та продукту реакції — оксиду NO:

${\displaystyle \mathrm {4NH_{3}+5O_{2}{\xrightarrow {400-600^{o}C}}4NO+6H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {2NO+O_{2}\rightarrow 2NO_{2}} }$

У лабораторії NO₂ зазвичай отримують дією концентрованої нітратної кислоти на мідь:

${\displaystyle \mathrm {Cu+4HNO_{3}\rightarrow Cu(NO_{3})_{2}+2NO_{2}\uparrow +2H_{2}O} }$

Також його можна отримати термічним розкладанням нітрату свинцю, однак при проведенні реакції слід дотримуватися обережності:

${\displaystyle \mathrm {2Pb(NO_{3})_{2}\rightarrow 2PbO+4NO_{2}\uparrow +O_{2}\uparrow } }$

Хімічні властивості

Зріджений оксид NO₂ частково димеризується в N₂O₄ (у діапазоні температур -11,2–20,7 °C):

${\displaystyle \mathrm {2NO_{2}\rightleftarrows N_{2}O_{4}} }$

При температурі понад 150 °C оксид азоту(IV) починає розкладатися

${\displaystyle \mathrm {2NO_{2}{\xrightarrow {>150^{o}C}}2NO+O_{2}} }$

У воді NO₂ диспропорціонує з утворенням нітратної кислоти та, в залежності від умов, оксидів N₂O₃ або NO:

${\displaystyle \mathrm {4NO_{2(liquid)}+H_{2}O\rightarrow 2HNO_{3}+N_{2}O_{3}} }$

${\displaystyle \mathrm {3NO_{2}+H_{2}O_{(hot)}\rightarrow 2HNO_{3}+NO} }$

При пропусканні оксиду крізь луги утворюється суміш нітратів та нітритів, а при окисненні реакційної суміші — тільки нітрати:

${\displaystyle \mathrm {2NO_{2}+2NaOH\rightarrow NaNO_{2}+NaNO_{3}+H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {4NO_{2}+4NaOH_{(hot)}+O_{2}\rightarrow 4NaNO_{3}+2H_{2}O} }$

Діоксид азоту відновлюється воднем у присутності каталізаторів (платини, нікелю):

${\displaystyle \mathrm {2NO_{2}+7H_{2}{\xrightarrow {Pt,Ni}}2NH_{3}+4H_{2}O} }$

Діоксид азоту проявляє себе як дуже сильний окисник. Так, він легко окиснює значну кількість неметалів, металів, а також їхніх сполук:

${\displaystyle \mathrm {2NO_{2}+2S{\xrightarrow {130-150^{o}C}}N_{2}+2SO_{2}} }$

${\displaystyle \mathrm {10NO_{2}+8P{\xrightarrow {130-150^{o}C}}5N_{2}+2P_{4}O_{1}0} }$

${\displaystyle \mathrm {6NO_{2}+2CS_{2}\rightarrow 3N_{2}+2CO_{2}+4SO_{2}} }$

${\displaystyle \mathrm {NO_{2}+Na\rightarrow NaNO_{3}+NO} }$

${\displaystyle \mathrm {NO_{2}+K\rightarrow KNO_{2}} }$

${\displaystyle \mathrm {6NO_{2}+Bi{\xrightarrow {70-110^{o}C}}Bi(NO_{3})_{3}+3NO} }$

${\displaystyle \mathrm {2NO_{2}+4Cu{\xrightarrow {500-600^{o}C}}N_{2}+4CuO} }$

${\displaystyle \mathrm {4NO_{2}+6FeSO_{4}+3H_{2}SO_{4}\rightarrow N_{2}+2HNO_{3}+3Fe_{2}(SO_{4})_{3}+2H_{2}O} }$

Небезпека

Токсичність

Діоксид азоту дуже отруйний при вдиханні. Однак, інгаляцій зазвичай можна уникнути, адже його легко виявити по запаху, навіть при низьких концентраціях. В лабораторіях одним з джерел NO₂ є димна азотна кислота, яка розкладається при температурі вище 0 °С. Одним з симптомів отруєння є набряк легенів, який, як правило, з'являється через кілька годин після вдихання низьких, але потенційно небезпечних доз NO₂. Крім того, низькі концентрації (4 проміле) можуть призвести до затримки дихання . Існує ряд доказів, які свідчать, що довгостроковий вплив NO₂ при концентраціях вище 40–100 мкг/м³ може знизити функцію легенів і збільшити ризик виникнення респіраторних захворювань^[2].

Забруднення

Щільність оксиду азоту(IV) в атмосфері (2011).

Найбільшими джерелами NO₂ є двигуни внутрішнього згоряння,^[3] теплові електростанції і, в меншій мірі, заводи з переробки целюлози. Бутанові газові обігрівачі та печі є також джерелами NO₂. У побуті, гасові обігрівачі та газові обігрівачі є джерелами діоксиду азоту. Діоксид азоту утворюється, також, і в результаті ядерних випробувань, і відповідає за червоний колір грибовидної хмари.

Разом із оксидом NO (так звані оксиди NO_x), діоксид азоту є одним з найбільших забруднювачів атмосфери, в декількох районах землі його концентрація досягає 30 мкг/м³, що лише на декілька одиниць менше ніж гранично допустима концентрація. Діоксид азоту відіграє важливу роль в хімії атмосфери, в тому числі в утворенні тропосферного озону. У 2005 році учені з Університету Каліфорнії припускали взаємозв'язок між рівнем NO₂ і синдромом раптової дитячої смертності^[4].

Діоксид азоту також утворюється під час грози. Такий процес називають атмосферною фіксацією азоту. Дощ, який утворюється при таких бурях, містить певну кількість азотних добрив.

Див. також

• Оксид азоту(II)
• NO_x