Оксид азота(IV)
Оксид азота(IV) | |||
---|---|---|---|
| |||
Общие | |||
Систематическое наименование |
Оксид азота(IV) | ||
Традиционные названия | диоксид азота; двуокись азота, тетраоксид диазота, бурый газ | ||
Хим. формула | NO2 | ||
Рац. формула | NO2 | ||
Физические свойства | |||
Состояние | бурый газ или желтоватая жидкость | ||
Молярная масса | 46,0055 г/моль | ||
Плотность |
г. 2,0527 г/л ж. 1,4910г/см³ тв. 1,536 г/см³ |
||
Энергия ионизации | 9,75 эВ[1][2] | ||
Термические свойства | |||
Температура | |||
• плавления | -11,2 °C | ||
• кипения | +21,1 °C | ||
• разложения | выше +500 °C | ||
Энтальпия | |||
• образования | 33,10 кДж/моль | ||
Давление пара | 95 992,1 Па[1] | ||
Структура | |||
Дипольный момент | 1,1E−30 Кл·м[2] | ||
Классификация | |||
Рег. номер CAS | 10102-44-0 | ||
PubChem | 3032552 | ||
Рег. номер EINECS | 233-272-6 | ||
SMILES | |||
InChI | |||
RTECS | QW9800000 | ||
ChEBI | 33101 | ||
Номер ООН | 1067 | ||
ChemSpider | 2297499 | ||
Безопасность | |||
Предельная концентрация | 2 мг/м³ | ||
Токсичность | Токсичен, окислитель, СДЯВ | ||
Пиктограммы СГС | |||
NFPA 704 | |||
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
Медиафайлы на Викискладе |
Оксид азота(IV) (диоксид азота, двуокись азота) NO2 — бинарное неорганическое соединение азота с кислородом. Представляет собой ядовитый газ красно-бурого цвета с резким неприятным запахом или желтоватую жидкость.
Димеризация молекулы
[править | править код]В обычном состоянии NO2 существует в равновесии со своим димером N2O4. Склонность к образованию которого объясняется наличием в молекуле NO2 неспаренного электрона.
При температуре 140 °C диоксид азота состоит только из молекул NO2, но очень тёмного, почти чёрного цвета.
В точке кипения NO2 представляет собой желтоватую жидкость, содержащую около 0,1 % NO2.
При температуре ниже +21°С — это бесцветная жидкость (или желтоватая из-за примеси мономера).
При температуре ниже −12 °C белые кристаллы состоят только из молекул N2O4.
Получение
[править | править код]В лаборатории NO2 обычно получают воздействием концентрированной азотной кислоты на медь:
.
Однако данный метод плох тем, что со временем, концентрация азотной кислоты падает, и в качестве дополнительного продукта реакции выделяется оксид азота(II):
Также взаимодействием нитритов с серной кислотой:
,
оксид азота(II) NO тотчас же реагирует с кислородом:
Также его можно получить термическим разложением нитрата свинца, однако при проведении реакции следует соблюдать осторожность, чтобы не допустить его взрыва:
Разработан более совершенный лабораторный способ получения NO2[3].
Образующийся монооксид азота тотчас же вступает в реакцию с кислородом:
Последняя реакция была разработана и реализована в новой химической машине — генераторе окислителя ракетного топлива марки NTO согласно ГОСТ Р ИСО 15859-5-2010[4].
Другие способы получения оксида азота(IV) перечислены в статье [2].
Химические свойства
[править | править код]Кислотный оксид. NO2 отличается высокой химической активностью. Он взаимодействует с неметаллами (фосфор, сера и углерод горят в нём). В этих реакциях NO2 — окислитель:
Окисляет SO2 в SO3 — на этой реакции основан нитрозный метод получения серной кислоты:
При растворении оксида азота(IV) в воде образуются азотная и азотистая кислоты (реакция диспропорционирования):
Поскольку азотистая кислота неустойчива, при растворении NO2 в тёплой воде образуются HNO3 и NO:
Если растворение проводить в избытке кислорода, образуется только азотная кислота (NO2 проявляет свойства восстановителя):
Обратная реакция разложения HNO3 на диоксид азота, воду и кислород идёт на свету. Раствор NO2 в концентрированной HNO3 (бурого цвета) часто называют дымящей азотной кислотой.
При растворении NO2 в щелочах образуются как нитраты, так и нитриты:
Жидкий NO2 применяется для получения безводных нитратов:
В реакциях с галогенами образует соли нитрония, нитрозила и оксиды галогенов:
Реагирует с концентрированной азотной кислотой (97-98%) при −10 °C с образованием соединения, похожего на олеум, именуемого нитроолеум:
Применение
[править | править код]Диоксид азота применяется при производстве серной и азотной кислот. Также диоксид азота используется в качестве окислителя в жидком ракетном топливе и смесевых взрывчатых веществах.
Помимо этого, он может быть применён для лабораторного получения красной дымящей азотной кислоты. Для этого, его продувают в 65% (или более концентрированную) азотную кислоту.[5]
Физиологическое действие и токсичность
[править | править код]Оксид азота(IV) (диоксид азота) особо токсичен, является мощным окислителем. Числится в списке сильнодействующих ядовитых веществ. В больших дозах может стать сильнейшим неорганическим ядом. Даже в небольших концентрациях он раздражает дыхательные пути, в больших концентрациях вызывает отёк лёгких.
«Лисий хвост»
[править | править код]«Лисий хвост» — жаргонное название выбросов в атмосферу оксидов азота (NOx) на химических предприятиях (иногда — из выхлопных труб автомобилей). Название происходит от оранжево-бурого цвета диоксида азота. При низких температурах диоксид азота димеризуется и становится бесцветным. В летний сезон «лисьи хвосты» наиболее заметны, так как в выбросах возрастает концентрация мономерной формы.
Вредное воздействие
[править | править код]Оксиды азота, улетучивающиеся в атмосферу, представляют серьёзную опасность для экологической ситуации, так как способны вызывать кислотные дожди, а также сами по себе являются токсичными веществами, вызывающими раздражение слизистых оболочек.
Двуокись азота воздействует в основном на дыхательные пути и лёгкие, а также вызывает изменения состава крови, в частности, уменьшает содержание в крови гемоглобина.
Образующаяся в результате взаимодействия диоксида азота с водой азотная кислота является сильным коррозионным агентом.
Примечания
[править | править код]- ↑ 1 2 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0454.html
- ↑ 1 2 David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
- ↑ EA201700017A1 20180430 . Дата обращения: 17 марта 2022. Архивировано 9 июля 2020 года.
- ↑ ГОСТ Р ИСО 15859-5-2010 Системы космические. Характеристики, отбор проб и методы анализа текучих сред. Часть 5. Ракетное топливо на основе тетроксида азота . Дата обращения: 22 ноября 2018. Архивировано 22 ноября 2018 года.
- ↑ Карякин Ю. В. Чистые химические вещества. — С. 163.
Литература
[править | править код]- 1. Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1 (Абл-Дар). — 623 с.
- 2. A New Method of Nitrogen Dioxide Production / D.A. Rudakov / June 2018. doi: 10.13140/RG.2.2.19010.27844 (https://www.researchgate.net/publication/325846942_A_New_Method_of_Nitrogen_Dioxide_Production Архивная копия от 23 ноября 2018 на Wayback Machine)