Оксид азота (IV)

Оксид азота(IV)
Общие
Систематическое наименование	Оксид азота(IV)
Химическая формула	NO2
Отн. молек. масса	46.0055 а. е. м.
Молярная масса	46.0055 г/моль
Физические свойства
Плотность вещества	1443 кг/м³, жидкость 3.4 кг/м³, газ при 294.25 K г/см³
Состояние (ст. усл.)	бурый газ
Термические свойства
Температура плавления	-11.2 °C
Температура кипения	21.1 °C
Энтальпия (ст. усл.)	33,10 кДж/моль
Классификация
номер CAS	10102-44-0

Окси́д азо́та(IV) (диоксид азота, бурый газ) NO₂ — газ, красно-бурого цвета, с характерным острым запахом.

В обычном состоянии NO₂ существует в равновесии со своим димером N₂O₄. Склонность к его образованию объясняется наличием в молекуле NO₂ неспаренного электрона. При температуре ниже −12 °C белые кристаллы состоят только из молекул N₂O₄, при температуре 140 °C диоксид азота состоит только из молекул NO₂, он очень тёмного, почти чёрного цвета. В точке кипения NO₂ представляет из себя красно-бурую жидкость, содержащую около 0,1 % NO₂.

Получение

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

Cu + 4HNO_{3 (конц.)} → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O.

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

2Pb(NO₃)₂ → 2PbO + 4NO₂↑ + O₂↑.

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:

2NO₂ + 2C → 2CO₂↑ + N₂↑;

10NO₂ + 8P → 4P₂O₅ + 5N₂↑ (10NO₂ + 2P₄ → 2P₄O₁₀ + 5N₂↑);

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

SO₂ + NO₂ → SO₃ + NO↑.

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

2NO₂ + H₂O ↔ HNO₃ + HNO₂.

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

3NO₂ + H₂O → 2HNO₃ + NO↑.

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

4NO₂ + 2H₂O + O₂ ↔ 4HNO₃.

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

2NO₂ + 2KOH → KNO₃ + KNO₂ + H₂O.

Применение

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

Физиологическое действие

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

«Лисий хвост»

«Лисий хвост» — жаргонное название выбросов в атмосферу оксидов азота на химических предприятиях (иногда - из выхлопных труб "плохих" автомобилей).

Название

Название происходит от оранжево-бурого цвета диоксида азота. При низких температурах диоксид азота димеризуется и становится бесцветным. В летний сезон «лисие хвосты» наиболее заметны, так как в выбросах возрастает концентрация мономерной формы.

Вредное воздействие

Оксиды азота, улетучивающиеся в атмосферу, представляют серьезную опасность для экологической ситуации, так как способны вызывать кислотные дожди, а также сами по себе являются токсичными веществами, вызывающими раздражение слизистых оболочек.

Диоксид 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.