Dioxid de azot - Nitrogen dioxide
|
|||
NU
2se transformă în tetroxidul de dinitrogen incolor ( N 2O 4) la temperaturi scăzute și revine la NO 2 la temperaturi mai ridicate. |
|||
| Numele | |||
|---|---|---|---|
|
Numele IUPAC
Dioxid de azot
|
|||
| Alte nume
Oxid de azot (IV), deutoxid de azot
|
|||
| Identificatori | |||
|
Model 3D ( JSmol )
|
|||
| ChEBI | |||
| ChemSpider | |||
| ECHA InfoCard |
100.030.234 
|
||
| Numărul CE | |||
| 976 | |||
|
PubChem CID
|
|||
| Numărul RTECS | |||
| UNII | |||
| Numărul ONU | 1067 | ||
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|||
|
|||
|
|||
| Proprietăți | |||
| NU• 2 |
|||
| Masă molară | 46,006 g / mol | ||
| Aspect | Gaz brun | ||
| Miros | Asemănător clorului | ||
| Densitate | 1,880 g / L | ||
| Punct de topire | −9,3 ° C (153 ° F; 263,8 K) | ||
| Punct de fierbere | 21,15 ° C (70,07 ° F; 294,30 K) | ||
| Hidrolize | |||
| Solubilitate | Solubil în CCl 4, acid azotic , cloroform |
||
| Presiunea de vapori | 98,80 kPa (la 20 ° C) | ||
| + 150,0 · 10 −6 cm 3 / mol | |||
|
Indicele de refracție ( n D )
|
1,449 (la 20 ° C) | ||
| Structura | |||
| C 2v | |||
| Îndoit | |||
| Termochimie | |||
|
Capacitate termică ( C )
|
37,2 J / (mol · K) | ||
|
Entropie molară standard ( S |
240,1 J / (mol · K) | ||
|
Entalpia standard de
formare (Δ f H ⦵ 298 ) |
+33,2 kJ / mol | ||
| Pericole | |||
| Principalele pericole | Otravă, oxidant | ||
| Fișa cu date de securitate | ICSC 0930 | ||
| Pictograme GHS |
    
|
||
| GHS Cuvânt de avertizare | Pericol | ||
| H270 , H314 , H330 | |||
| P220 , P260 , P280 , P284 , P305 + 351 + 338 , P310 | |||
| NFPA 704 (diamant de foc) | |||
| Doza sau concentrația letală (LD, LC): | |||
|
LC 50 ( concentrație mediană )
|
30 ppm (cobai, 1 h ) 315 ppm (iepure, 15 min) 68 ppm (șobolan, 4 h) 138 ppm (șobolan, 30 min) 1000 ppm (șoarece, 10 min) |
||
|
LC Lo ( cel mai scăzut publicat )
|
64 ppm (câine, 8 h) 64 ppm (maimuță, 8 h) |
||
| NIOSH (limite de expunere la sănătate în SUA): | |||
|
PEL (permis)
|
C 5 ppm (9 mg / m 3 ) | ||
|
REL (recomandat)
|
ST 1 ppm (1,8 mg / m 3 ) | ||
|
IDLH (pericol imediat)
|
13 ppm | ||
| Compuși înrudiți | |||
|
Oxizi de azot înrudiți
|
Pentoxid de dinitrogen Tetroxid de |
||
|
Compuși înrudiți
|
Dioxid de clor Dioxid de carbon |
||
 verifica ( ce este ?)
  |
|||
| Referințe infobox | |||
Dioxidul de azot este un compus chimic cu formula NO
2. Este unul dintre mai mulți oxizi de azot . NU
2este un intermediar în sinteza industrială a acidului azotic , din care milioane de tone sunt produse în fiecare an pentru utilizare în principal în producția de îngrășăminte . La temperaturi mai ridicate este un gaz maroniu-roșcat. Poate fi fatal dacă este inhalat în cantități mari. Dioxidul de azot este o moleculă paramagnetică , îndoită, cu simetrie a grupului punct C 2v .
Proprietăți
Dioxidul de azot este un gaz maroniu-roșcat peste 21,2 ° C (70,2 ° F; 294,3 K) cu miros acru, acru, devine un lichid maroniu gălbui sub 21,2 ° C (70,2 ° F; 294,3 K) și se transformă în tetroxid de dinitrogen incolor ( N
2O
4) sub -11,2 ° C (11,8 ° F; 261,9 K).
Legăturii Lungimea dintre azot atom și atomul de oxigen este de 119,7 pm . Această lungime a legăturii este în concordanță cu un ordin de legătură între una și două.
Spre deosebire de ozon , O 3 , starea electronică a solului a dioxidului de azot este o stare de dublet , deoarece azotul are un electron nepereche, care scade efectul alfa în comparație cu nitritul și creează o interacțiune slabă de legătură cu perechile singure de oxigen. Electronul singuratic din NO
2înseamnă, de asemenea, că acest compus este un radical liber , deci formula pentru dioxid de azot este adesea scrisă ca • NU
2.
Culoarea maro-roșiatică este o consecință a absorbției preferențiale a luminii în regiunea albastră a spectrului (400 - 500 nm), deși absorbția se extinde în tot vizibilul (la lungimi de undă mai mici) și în infraroșu (la lungimi de undă mai mari). Absorbția luminii la lungimi de undă mai mici de aproximativ 400 nm are ca rezultat fotoliza (pentru a forma NO + O, oxigen atomic); în atmosferă adăugarea unui atom de O astfel format la O 2 are ca rezultat formarea de ozon.
Pregătirea și reacțiile
Dioxidul de azot apare de obicei prin oxidarea oxidului nitric de oxigenul din aer:
- 2 NO + O
2→ 2 NR
2
Dioxidul de azot se formează în majoritatea proceselor de ardere folosind aerul ca oxidant . La temperaturi ridicate, azotul se combină cu oxigenul pentru a forma oxid nitric :
-
O
2+ N
2→ 2 NR
În laborator, NU
2poate fi preparat într-o procedură în două etape în care deshidratarea acidului azotic produce pentoxid de dinitrogen , care ulterior suferă descompunere termică:
- 2 HNO
3→ N
2O
5+ H
2O - 2 N
2O
5→ 4 NR
2+ O
2
Descompunerea termică a unor nitrați metalici oferă, de asemenea, NO
2:
- 2 Pb (NR
3)
2→ 2 PbO + 4 NO
2+ O
2
Alternativ, reducerea acidului azotic concentrat de către metal (cum ar fi cuprul).
- 4 HNO
3+ Cu → Cu (NO
3)
2+ 2 NU
2+ 2 H
2O
Sau, în cele din urmă, prin adăugarea de acid azotic concentrat peste staniu, oxidul stanic hidratat este produs ca produs secundar.
- 4 HNO 3 + Sn → H 2 O + H 2 SnO 3 + 4 NO 2
Principalele reacții
Proprietăți termice de bază
NU
2există în echilibru cu gazul incolor dinitrogen tetroxid ( N
2O
4):
- 2 NU
2⇌ N
2O
4
Echilibrul se caracterizează prin Δ H = -57,23 kJ / mol , care este exoterm. NO 2 este favorizat la temperaturi mai ridicate, în timp ce la temperaturi mai scăzute predomină tetroxidul de dinitrogen (N 2 O 4 ). Tetroxid de dinitrogen ( N
2O
4) poate fi obținut ca un solid alb cu punctul de topire −11,2 ° C. NO 2 este paramagnetic datorită electronului său nepereche, în timp ce N 2 O 4 este diamagnetic .
Chimia dioxidului de azot a fost investigată pe larg. La 150 ° C, NR
2se descompune cu eliberarea de oxigen printr-un proces endoterm ( Δ H = 14 kJ / mol ):
- 2 NU
2→ 2 NO + O
2
Ca oxidant
După cum sugerează slăbiciunea legăturii N – O, NU
2este un bun oxidant. În consecință, va arde, uneori exploziv, cu mulți compuși, cum ar fi hidrocarburi .
Hidroliză
Se hidrolizează pentru a da acid azotic și acid azotat :
- 2 NU
2( N
2O
4) + H
2O → HNO
2+ HNO
3
Această reacție este un pas în procesul Ostwald pentru producția industrială de acid azotic din amoniac. Această reacție este lentă la concentrații neglijabil scăzute de NO 2 caracteristice atmosferei ambiante, deși se procedează la NO 2 absorbția la suprafețe. Se crede că o astfel de reacție de suprafață produce HNO 2 gazos (adesea scris ca HONO ) în medii exterioare și interioare.
Formarea din descompunerea acidului azotic
Acidul azotic se descompune lent în dioxid de azot prin reacția generală:
- 4 HNO
3→ 4 NR
2+ 2 H
2O + O
2
Dioxidul de azot astfel format conferă culoarea galbenă caracteristică prezentată adesea de acest acid.
Conversia în nitrați
NU
2 este utilizat pentru a genera nitrați anhidri din metal din oxizi:
- MO + 3 NR
2→ M (NR
3)
2 + NU
Conversia la nitriți
Alchilul și iodurile metalice dau nitriții corespunzători:
- 2 CH
3I + 2 NU
2→ 2 CH
3NU
2+ Eu
2
-
TiI
4+ 4 NU
2→ Ti (NR
2)
4+ 2 eu
2
Ecologie
NU
2este introdus în mediu din cauze naturale, inclusiv intrarea din stratosferă , respirația bacteriană, vulcani și fulgere. Aceste surse fac NU
2un gaz de urmă în atmosfera Pământului , unde joacă un rol în absorbția soarelui și reglarea chimiei troposferei , în special în determinarea concentrațiilor de ozon .
Utilizări
NU
2este utilizat ca intermediar în fabricarea acidului azotic , ca agent nitrat în fabricarea explozivilor chimici , ca inhibitor de polimerizare pentru acrilați , ca agent de albire a făinii și ca agent de sterilizare la temperatura camerei. Este, de asemenea, utilizat ca oxidant în combustibilul pentru rachete , de exemplu în acidul azotic fumant roșu ; a fost folosit în rachetele Titan , pentru a lansa Project Gemini , în propulsoarele de manevră ale Navetei Spațiale și în sondele spațiale fără pilot trimise către diferite planete.
Surse cauzate de om și expunere
Pentru publicul larg, cele mai importante surse de NO
2sunt motoare cu ardere internă care ard combustibili fosili . În aer liber, NU
2 poate fi rezultatul traficului de la autovehicule.
În interior, expunerea provine din fumul de țigară și din încălzitoarele și sobele de butan și kerosen .
Muncitori în industrii în care NU
2se utilizează sunt, de asemenea, expuse și prezintă risc de boli pulmonare profesionale , iar NIOSH a stabilit limite de expunere și standarde de siguranță. Muncitorii agricoli pot fi expuși la NO
2care rezultă din descompunerea cerealelor în silozuri; expunerea cronică poate duce la leziuni pulmonare într-o afecțiune numită „ boala umpluturii silozului ”.
Din punct de vedere istoric, dioxidul de azot a fost produs și prin teste nucleare atmosferice și a fost responsabil pentru culoarea roșiatică a norilor de ciuperci .
Toxicitate
NO gazos
2se difuzează în lichidul de căptușeală epitelială (ELF) al epiteliului respirator și se dizolvă. Acolo, reacționează chimic cu moleculele antioxidante și lipidice din ELF. Efectele NO asupra sănătății
2sunt cauzate de produsele de reacție sau de metaboliții lor, care sunt specii reactive de azot și specii reactive de oxigen care pot determina bronhoconstricție , inflamație, răspuns imun redus și pot avea efecte asupra inimii.
Vătămări acute datorate NU
2expunerea este posibil să apară numai în medii profesionale. Expunerea directă la piele poate provoca iritații și arsuri. Doar concentrațiile foarte mari ale formei gazoase provoacă suferință imediată: 100-200 ppm pot provoca iritații ușoare ale nasului și gâtului, 250-500 ppm pot provoca edem , ducând la bronșită sau pneumonie , iar nivelurile peste 1000 ppm pot provoca moartea din cauza asfixierea din lichidul din plămâni. De multe ori nu există simptome în momentul expunerii, în afară de tuse tranzitorie, oboseală sau greață, dar peste ore inflamația plămânilor provoacă edem.
Pentru expunerea pielii sau a ochilor, zona afectată este spălată cu ser fiziologic. Pentru inhalare, se administrează oxigen, se pot administra bronhodilatatoare și, dacă există semne de methemoglobinemie , o afecțiune care apare atunci când compușii pe bază de azot afectează hemoglobina din celulele roșii din sânge, se poate administra albastru de metilen .
Este clasificat ca o substanță extrem de periculoasă în Statele Unite, astfel cum este definit în secțiunea 302 din Legea privind planificarea de urgență și dreptul la știință comunitar din SUA (42 USC 11002) și este supusă unor cerințe stricte de raportare de către instalațiile care produc, depozitează , sau utilizați-l în cantități semnificative.
Efectele NO asupra sănătății
2 expunere
Chiar și mici variații de zi cu zi în NO
2poate provoca modificări ale funcției pulmonare. Expunerea cronică la NO
2poate provoca efecte respiratorii, inclusiv inflamații ale căilor respiratorii la persoanele sănătoase și simptome respiratorii crescute la persoanele cu astm. NU
2creează ozon care provoacă iritarea ochilor și agravează afecțiunile respiratorii, ducând la vizite crescute la secțiile de urgență și la internări în spitale pentru probleme respiratorii, în special astm.
Efectele toxicității asupra sănătății au fost examinate folosind chestionare și interviuri în persoană, în efortul de a înțelege relația dintre NO
2 și astm. Influența poluanților aerului interior asupra sănătății este importantă, deoarece majoritatea oamenilor din lume își petrec mai mult de 80% din timpul lor în interior. Timpul petrecut în interior depinde de mai mulți factori, inclusiv regiunea geografică, activitățile la locul de muncă și sexul, printre alte variabile. În plus, deoarece izolarea locuinței se îmbunătățește, acest lucru poate duce la o mai mare retenție a poluanților din aerul interior, cum ar fi NO
2. În ceea ce privește regiunea geografică, prevalența astmului a variat de la 2 la 20%, fără indicații clare cu privire la ceea ce determină diferența. Acest lucru poate fi rezultatul „ipotezei de igienă” sau „stilului de viață occidental” care surprinde noțiunile de case bine izolate și cu mai puțini locuitori. Un alt studiu a examinat relația dintre expunerea la azot în casă și simptomele respiratorii și a găsit raportul de probabilități de 2,23 (IÎ 95%: 1,06, 4,72) în rândul celor cu diagnostic medical de astm și expunere la aragaz.
O sursă majoră de expunere în interior la NO
2este utilizarea sobelor cu gaz pentru gătit sau încălzit în case. Conform recensământului din 2000, peste jumătate din gospodăriile din SUA folosesc sobe de gaz și niveluri de expunere interioară de NO
2sunt, în medie, de cel puțin trei ori mai mari în casele cu sobe pe gaz comparativ cu sobe electrice, cele mai ridicate niveluri fiind în casele multifamiliale. Expunerea la NO
2este deosebit de dăunător pentru copiii cu astm. Cercetările au arătat că copiii cu astm care locuiesc în case cu sobe cu gaz prezintă un risc mai mare de apariție a simptomelor respiratorii, precum respirația șuierătoare, tuse și senzația de apăsare a pieptului. În plus, utilizarea aragazului cu gaz a fost asociată cu funcția pulmonară redusă la fetele cu astm, deși această asociere nu a fost găsită la băieți. Utilizarea ventilației atunci când funcționează sobe cu gaz poate reduce riscul de simptome respiratorii la copiii cu astm.
Într-un studiu de cohortă cu copiii afro-americani din Baltimore, minoritatea din interiorul orașului, pentru a determina dacă a existat o relație între NU
2și astm pentru copiii cu vârsta cuprinsă între 2 și 6 ani, cu un diagnostic medical existent de astm, și o vizită legată de astm, familiile cu statut socioeconomic mai scăzut au fost mai susceptibile de a avea sobe de gaz în casele lor. Studiul a concluzionat că nivelurile mai ridicate de NO
2în cadrul unei case au fost legate de un nivel mai mare de simptome respiratorii în rândul populației studiate. Aceasta exemplifică în continuare faptul că NU
2 toxicitatea este periculoasă pentru copii.
Efecte asupra mediului
Interacțiunea cu NO
2și alte NU
Xcu apă, oxigen și alte substanțe chimice din atmosferă pot forma ploi acide care dăunează ecosistemelor sensibile, cum ar fi lacurile și pădurile. Niveluri ridicate de NO
2 poate, de asemenea, dăuna vegetației, scăderea creșterii și reduce randamentele culturilor.
Evitarea NU
2 toxicitate
În timp ce utilizați o sobă cu gaz, este recomandat să utilizați și ventilație. Studiile arată că în casele cu sobe cu gaz, dacă ventilația este utilizată în timp ce se folosesc sobe cu gaz, atunci copiii au șanse mai mici de astm, respirație șuierătoare și bronșită în comparație cu copiii din casele care nu au folosit niciodată ventilație. Dacă aerisirea nu este posibilă, atunci înlocuirea aragazelor cu gaz cu aragaz electric ar putea fi o altă opțiune. Înlocuirea sobelor cu gaz cu plite electrice ar putea reduce foarte mult expunerea la NO 2 din interior și ar putea îmbunătăți funcția respiratorie a copiilor cu astm. Este important să mențineți aragazele și încălzitoarele pe gaz în stare bună, astfel încât acestea să nu polueze în plus NO 2 . 2015 Codul rezidențial internațional care impune ca hote de aerisire să fie utilizate pentru toate sobele și să stabilească standarde pentru clădirile rezidențiale. Acest lucru necesită ca toate hotele să aibă un orificiu de aerisire care se descarcă în exterior. De asemenea, puteți preveni expunerea la NO 2 evitând fumatul țigării și nefolosind mașina ori de câte ori este posibil.
Limite de mediu
APE SUA a stabilit niveluri de siguranță pentru expunerea la mediu a NO
2la 100 ppb, în medie peste o oră și 53 ppb, medie anuală. În februarie 2016, nicio zonă din SUA nu a respectat aceste limite, iar concentrațiile au variat între 10 și 20 ppb, iar concentrațiile medii anuale de NO 2 ambientale , măsurate la monitoarele din întreaga zonă, au scăzut cu peste 40% din 1980.
Cu toate acestea, NU
2concentrațiile în vehicule și în apropierea drumurilor sunt semnificativ mai mari decât cele măsurate la monitoarele din rețeaua actuală. De fapt, concentrațiile în vehicul pot fi de 2-3 ori mai mari decât cele măsurate la monitoarele din apropiere. S- au măsurat concentrațiile de NO 2 în apropierea drumului (la aproximativ 50 de metri) pentru a fi cu aproximativ 30 până la 100% mai mari decât concentrațiile în afara drumurilor. Persoanele care petrec timp pe sau lângă drumurile principale pot experimenta expuneri pe termen scurt la NO 2 considerabil mai mari decât măsurate de rețeaua actuală. Aproximativ 16% din unitățile de locuit din SUA sunt situate la mai puțin de 91 de metri de o autostradă, cale ferată sau aeroport majoră (aproximativ 48 de milioane de persoane). Studiile arată o legătură între respirația concentrațiilor crescute de NO 2 pe termen scurt și vizitele crescute la secțiile de urgență și internările în spitale pentru probleme respiratorii, în special astm. Concentrațiile de expunere la NO 2 în apropierea căilor rutiere sunt deosebit de preocupante pentru indivizii sensibili, inclusiv astmatici, copii și vârstnici.
Pentru limite în alte țări, consultați tabelul din articolul privind criteriile de calitate a aerului înconjurător .
Vezi si
- Tetroxid de dinitrogen
-
Oxidul nitric (NO) - poluant care durează scurt, deoarece se transformă în NO
2 în prezența ozonului - Nitrit
-
Oxid de azot ( N
2O ) - „gaz de râs”, o moleculă liniară, izoelectronică cu CO
2 dar cu un aranjament nesimetric al atomilor (NNO) - Nitril
Referințe
Surse citate
- Haynes, William M., ed. (2011). Manualul de chimie și fizică al CRC (ediția a 92-a). CRC Press . ISBN 978-1439855119.
linkuri externe
- Cardul internațional de siguranță chimică 0930
- Inventarul Național al Poluanților - Fișă informativă privind oxizii de azot
- Ghid de buzunar NIOSH pentru pericole chimice
- Rapoarte OMS-Europa: Aspecte de sănătate ale poluării aerului (2003) (PDF) și „ Răspuns la întrebările ulterioare din CAFE (2004) (PDF)
- Poluarea aerului cu dioxid de azot
- Harta globală actuală a distribuției dioxidului de azot
- O analiză a impactului acut și pe termen lung al expunerii la dioxid de azot în Raportul de cercetare al OIM al Regatului Unit TM / 04/03