Оксид азота(IV)

Оксид азота(IV)
Общие
Систематическое наименование	Оксид азота(IV)
Химическая формула	NO2
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	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
Термические свойства
Температура плавления	-11,2 °C
Температура кипения	21,1 °C
Энтальпия образования (ст. усл.)	33,10 кДж/моль
Классификация
Рег. номер CAS	10102-44-0

Бурый газ

Оксид азота (IV) (диоксид азота, бурый газ) NO₂ — газ, красно-бурого цвета, с характерным острым запахом или желтоватая жидкость.

В обычном состоянии NO₂ существует в равновесии со своим димером N₂O₄. Склонность к его образованию объясняется наличием в молекуле NO₂ неспаренного электрона. При температуре 140 °C диоксид азота состоит только из молекул NO₂, он 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

В лаборатории NO₂ обычно получают воздействием концентрированной азотной кислотой на медь:

$\mathsf{Cu + 4HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O}$

Также его можно получить термическим разложением нитрата свинца, однако при проведении реакции следует соблюдать осторожность:

$\mathsf{2Pb(NO_3)_2 \rightarrow 2PbO + 4NO_2\uparrow + O_2\uparrow}$

Химические свойства

Кислотный оксид, ему соответствуют азотная и азотистая кислоты. NO₂ отличается высокой химической активностью. Он взаимодействует с неметаллами (фосфор, сера и углерод горят в нём). В этих реакциях NO₂ — окислитель:

$\mathsf{2NO_2 + 2C \rightarrow 2CO_2 + N_2}$

$\mathsf{10NO_2 + 8P \rightarrow 4P_2O_5 + 5N_2}$

Окисляет SO₂ в SO₃ — на этой реакции основан нитрозный метод получения серной кислоты:

$\mathsf{SO_2 + NO_2 \rightarrow SO_3 + NO}$

При растворении оксида азота(IV) в воде образуются азотная и азотистая кислоты (реакция диспропорционирования):

$\mathsf{2NO_2 + H_2O \rightarrow HNO_3 + HNO_2}$

Поскольку азотистая кислота неустойчива, при растворении NO₂ в тёплой воде образуются HNO₃ и NO:

$\mathsf{3NO_2 + H_2O \rightarrow 2HNO_3 + NO \uparrow}$

Если растворение проводить в избытке кислорода, образуется только азотная кислота (NO₂ проявляет свойства восстановителя):

$\mathsf{4NO_2 + 2H_2O + O_2 \rightarrow 4HNO_3}$

При растворении NO₂ в щелочах образуются как нитраты, так и нитриты:

$\mathsf{2NO_2 + 2KOH \rightarrow KNO_3 + KNO_2 + H_2O}$

Жидкий NO₂ применяется для получения безводных нитратов:

$\mathsf{Zn + 2N_2O_4 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + 2NO}$

Применение

В производстве серной и азотной кислот, в качестве окислителя в жидком ракетном топливе и смесевых взрывчатых веществах.

Физиологическое действие

Оксид азота (IV) высокотоксичен. Даже в небольших концентрациях он раздражает дыхательные пути, в больших концентрациях вызывает отёк лёгких.

«Лисий хвост»

На фото справа — «лисий хвост» на Нижнетагильском металлургическом комбинате

«Лисий хвост» — жаргонное название выбросов в атмосферу оксидов азота 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

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 легкие, а также вызывает изменения состава крови, в частности, уменьшает содержание в крови гемоглобина.

В специальной литературе также указывается на то, что воздействие на организм человека диоксида азота снижает сопротивляемость к заболеваниям, вызывает кислородное голодание тканей, особенно у детей. Усиливает действие канцерогенных веществ, способствуя возникновению злокачественных новообразований.

Образующаяся в результате взаимодействия диоксида азота с водой азотная кислота является сильным коррозионным агентом.

Для улучшения этой статьи желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.