აზოტის დიოქსიდი

აზოტის დიოქსიდი 70C-ს ზემოთ მოწითალო ყავისფერი აირია ძლიერი უსიამოვნო სუნით. 18C-ს ქვემოთ თხევადდება მოყვითალო-ყავისფერ სითხედ და გადაიქცევა უფერო დიაზოტის ტეტროქსიდად 4C-ს ქვემოთ.

მისი მოლური მასაა 46.0055, რაც ნიშნავს, რომ ის ჰაერზე, რომლის საშუალო მოლური მასა 28.8-ს შეადგენს, მძიმეა.

ქიმიური ბმის სიგრძე აზოტსა და ჟანგბადს შორის 1.197 ანგსტრემი-ია. ბმის სიგრძე იგივეა აზოტიდან ორივე ჟანგბადამდე.

ოზონისაგან განსხვავებით, ელექტრონები აზოტის დიოქსიდში ორმაგ მდგომარეობაში არიან. იმის გამო, რომ აზოტს ერთი გაუწყვილებელი ელექტრონი გააჩნია^[5] რომელიც ალფა ეფექტს ამცირებს ნიტრიტებთან შედარებით და ქმნის სუსტ ბმას ჟანგბადის გაუწყვილებელ ელექტრონებთან. გაუწყვილებელი ელექტრონის არსებობა ნიშნავს, რომ ეს შენაერთი თავისუფალ რადიკალს წარმოადგენს. ამიტომ აზოტიოს დოქსიდი ხშირად ჩაიწერება ფორმულით ^•NO₂.

აზოტის დიოქსიდი ჩვეულებრივ მიიღება აზოტოვანი ოქსიდის ჰაერში არსებული ჟანგბადით ჟანგვით:^[6]

2 NO + O₂ → 2 NO₂

აზოტის დიოქსიდი ასევე წარმოიქმნება შიდა წვის დროს ჰაერი მჟანგავის როლში გამოდის. მაღალი ტემპერატურისას ჰაერში არსებული აზოტი რეაქციაში შედის ჟანგბადთან და წარმოიქმნება აზოტოვანი ოქსიდი:

O₂ + B₂ → 2 NO

ლაბორატორიაში NO₂ მიიღება ორსაფეხურიანი პროცედურით, სადაც მიმდინარეობს აზოტმჟავის დეჰიდრატაცია, სადაც წარმოქმნილი დიაზოტის პენტოქსიდი თერმულ დაშლას ექვემდებარება:

2 HNO₃ → N₂O₅ + H₂O

2 N₂O₅ → 4 NO₂ + O₂

NO₂ ასევე გამოიყოფა ზოგიერთი მეტალის ნიტრატის გავარვარებისას:

2 Pb(NO₃)₂ → 2 PbO + 4 NO₂ + O₂

ის ასევე მიიღება აზოტმჟავის ზოგიერთი მეტალით (მაგ. სპილენძი).

4 HNO₃ + Cu → Cu(NO₃)₂ + 2 NO₂ + 2 H₂O

თუ კონცენტრირებულ აზოტმჟავას დავაწვეთებთ კალაზე, მიიღება ჰიდრატირებული კალის დიოქსიდი.

4 HNO₃ + Sn → H₂O + H₂SnO₃ + 4 NO₂

მთავარი რეაქციები

NO₂ ძალიან აქტიურია.^[4]

ძირითადი თერმული თვისებები

NO₂ თერმულ წონასწორობაშია უფერო აირ დიაზოტის ტეტროქსიდთან (N₂O₄)

2 NO₂ = N₂O₄

ეს წონასწორობა ხასიათდება ΔH = −57.23 kJ/mol, ანუ ეგზოთერმულია. მაღალი ტემპერატურებისას NO₂ უფრო ხშირად წარმოიქმნება მაშინ, როცა ტემპერატურის შემცირებასთან ერთად უფრო ხშირია დიაზოტის ტეტროქსიდის (N₂O₄)-ს წარმოქმნის შანსი. დიაზოტის ტეტროქსიდი (N₂O₄) წარმოადგენს თეთრ მყარ მასას, რომლის დნობის ტემპერატურაა −11.2 °C.^[6]

გაუწყვილებელი ელექტრონის არსებობის გამო NO₂ პარამაგნიტურია მაშინ, როდესაც N₂O₄ დიამაგნიტურია.

აზოტის დიოქსიდის ქიმია კარგადაა შესწავლილი. 150 °C-ს დროს NO₂ იშლება ჟანგბადის არსებობით. რეაქცია ენდოთერმულია (ΔH = 114 kJ/mol):

2 NO₂ → 2 NO + O₂

როგორც მჟანგავი

N-O ბმის სისუსტიდან გამომდინარე NO₂ კარგი მჟანგავია. შესაბამისად ის მაგალითად ბევრ ნაერთებთან მაგალითად ნახშირწყალბადებთან ხანდახან აფეთქებითაც კი იწვის.

ჰიდროლიზი

ის განიცდის ჰიდროლიზს აზოტმჟავისა და აზოტოვანი მჟავის წარმოქმნით:

2 NO₂/N₂O₄ + H₂O}} → HNO₂ + HNO₃

ეს რეაქცია ოსტვალდის პროცესის ერთ-ერთი ნაბიჯია აზოტმჟავის მიღებისათვის ამიაკიდან .^[7] აზოტმჟავა ნელა იშლება აზოტის დიოქსიდად, რომელიც მის ძირითად ნიმუშებს მახასიათებელ ყვითელ ფერს აძლევს:

4 HNO₃ → 4 NO₂ + 2 H₂O + O₂

ნიტრატებად გარდაქმნა

NO₂ გამოიყენება მეტალის უწყლო ნიტრატების მისაღებად მათი ოქსიდებიდან:^[6]

MO + 3 NO₂ → M(NO₃)₃ + NO

ნიტრიტებად გარდაქმნა

ალკილებისა და მეტალების იოდიდიები შესაბამის ნიტრიტებს გამოყოფენ:

2 CH₃I + 2 NO₂ → 2 CH₃NO₂ + I₂

TiI₄ + 4 NO₂ → Ti(NO₂)₄ + 2 I₂

NO₂ ატმოსფეროში ბუნებრივად არსებობს. ის იქ ხვდება როგორც სტრატოსფეროდან, ასევე მას გამოყოფს ზოგიერთი ბაქტერია, ისევე, როგორც ვულკანები და ელვა. ამ წყაროებით ატმოსფეროში NO₂ მხოლოდ კვალის სახით გვხვდება, სადაც მისი როლი მზის სინათლის შთანთქმაა. ის ასევე არეგულირებს ტროფოსფეროს ქიმიურ შემადგენლობას, განსაკუთრებით კი ოზონის კონცენტრაციას.^[8]

NO₂ გამოიყენება როგორც შუალედური ნაერთი აზოტმჟავის წარმოებაში, როგორც მანიტრირებელი ნაერთი ასაფეთქებელი ნივთიერებების, სინთეზისას, აკრილატების პოლიმერიზაციის ინჰიბიტორი და როგორც ფქვილის მათეთრებელი.^[9] ასევე გამოიყენება როგორც მჟანგავი სარაკეტო საწვავებში, მაგალითად წითლად მბოლავ აზოტმჟავაში მისი ხსნარი გამოიყენებოდა რაკეტა ტიტანში, პროექტ გემინის გასაშვებად, Space Shuttle-ს სამანევრო ძრავებში და უპილოტო კოსმოსის საკვლევ აპარატებში.^[10]

საზოგადოებისათვის NO₂-ის ყველაზე მნიშვნელოვან წყაროს შიდაწვის ძრავი წარმოადგენს, რომელიც წიაღირსეულიდან მოპოვებულ საწვავზე მუშაობს.^[4]

შენობებში მისი დაგროვება ხდება სიგარეტის კვამლიდან^[11] და ბუტანისა და ნავთის გამათბობლიდან.^[12]

მუშაკები, რომლებიც მუშაობენ ქარხნებში, სადაც NO₂ გამოიყენება, არიან საშიშროების ქვეშ დაავადდნენ ფილტვების დაავადებებით. ამის გამო NIOSH-ს მკაცრი ლიმიტები აქვს დაწესებული მასთან სამუშაოდ. აპოლო-სოიუზის სატესტო პროექტის ფარგლებში მომუშავე ასტრონავტები თითქმის დაიხოცნენ, როცა კაბინაში შემთხვევით მოხდა NO₂-ის შეფრქვევა.^[10] ფერმერებს შეიძლება მოხვდნენ NO₂-ის ზემოქმედების ქვეშ სილოსის დაშლისას წარმოქმნილი აირების შესუნთქვისას. ქრონიკული ზემოქმედება აზიანებს ფილტვებს და შეიძლება განვითარდეს ე.წ. მუშების ფილტვების დაავადება/სილოსის მომამზადებლსი დაავადება.^[13][14]

ისტორიულად აზოტის დიოქსიდი ასევე ჩნდებოდა ატმოსფერული ბირთვული ტესტების შედეგად. სწორედ მის გამო აქვს სოკოსებრ ღრუბელს მოწითალო ფერი.^[15]

აირადი NO₂ იხსნება სასუნთქი გზების ეპითელური უჯრედების ხაზოვან სითხეში და ქიმიურ რეაქციებში შედის არსებულ ანტიოქსიდანტებთან და ლიპიდურ მოლეკულებთან. NO₂-ის უარყოფითი გავლენა ორგანიზმზე აიხსნება მასზე რეაქციის პროდუქტების მეტაბოლიტებში, რომლებიც აქტიურ აზოტნაერთებსა და აქტიურ ჟანგბადნაერთებს წარმოადგენენ, რომლებსაც ბრონქოსპაზმების, წვის, შენელებული იმუნური პასუხისა და სხვა ეფექტების ქონა შეუძლიათ გულზე.^[16]

NO₂-თან შეხების გამო გამოწვეული მწვავე შედეგები როგორც ჩანს მხოლოდ განმეორებად ზემოქმედებას შეუძლია გამოიწვიოს. კანთან პირდაპირი შეხება იწვევს გაღიზიანებას და დამწვრობებს. მხოლოდ მაღალი კონცენტრაციის აირთან პირდაპირ შეხებას შეუძლია გამოიწვიოს დიდი ზიანი: 10–20 ppm-ს შეუძლია ცხვირისა და ყელის მსუბუქი გაღიზიანება. 25–50 ppm- შეშუპებას, რომელსაც შეუძლია ბრონქიტისა და პნევმონიის გამოწვევა. 100 ppm -ზე მეტი კონცენტრაციას შეუძლია სიკვდილის გამოწვევა ფილტვების ასფიქსიის გამო. საშიშროება ძლიერდება იმითაც, რომ დროებითი ხველის, დაღლილობისა და ოდნავი გულისრევის შეგრძნების გარდა მოწამლვას არანაირი სიმპტომი არ გააჩნია. მაგრამ საათზე მეტი სუნთქვის შემთხვევაში იწყება ფილტვების შეშუპება და ამის შემდეგ - გარდაუვალი სიკვდილი.^[17][18]

კანსა და თვალზე მოხვედრისას დაზიანებული ადგილი ირეცხება მარილიანი წყლით. ინჰალაციისათვის რეკომენდებულია ჟანგბადი. იმ შემთხვევაში, თუ არის მეთომოგლობინემიის - ნიშნები(ის ჩნდება მაშინ, როცა აზოტშემცველი ნაერთები აზიანებენ წითელ სხეულებში არსებულ ჰემოგლობინს), რეკომენდებულია მეთილენის ლურჯი.^[19][20]

საზოგადოდ NO₂-ის ქრონიკულ ზემოქმედებას შეუძლია გამოიწვიოს რესპირატორული პრობლემები, სასუნთქი გზების ანთება და ასთმური ეფექტების გაძლიერება. NO₂ ქმნის ოზონს, რომელსაც შეუძლია თვალების გაღიზიანება და აძლიერებს რესპირატორული პრობლემების განვითარებას, რაც შესაბამისად აიძულებს სუბიექტს უფრო ხშირად მიაკითხოს ექიმებს. ეს განსაკუთრებით ასთმიანებს ეხებათ.

• დიაზოტის ტეტროქსიდი
• აზოტოვანი
• ნიტრიტი
• აზოტის ქვეოქსიდი
• ნიტრონიუმის იონი

• International Chemical Safety Card 0930
• National Pollutant Inventory – Oxides of nitrogen fact sheet
• NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
• WHO-Europe reports: Health Aspects of Air Pollution (2003) დაარქივებული 2003-05-06 საიტზე Wayback Machine. (PDF) and "Answer to follow-up questions from CAFE (2004) დაარქივებული 2004-06-26 საიტზე Wayback Machine. (PDF)
• Nitrogen dioxide Air Pollution
• Nitrogen dioxide pollution in the world (image)
• A review of the acute and long term impacts of exposure to Nitrogen dioxide in the United Kingdom დაარქივებული 2016-04-15 საიტზე Wayback Machine. IOM Research Report TM/04/03