Kemisk element kvælstof med serienummer 7placeret i gruppe 5 i periodevisningen af Mendeleev. Denne diatomiske gas under normale forhold er ret inert. I jordens atmosfære tegner det sig for tre fjerdedele. Elementet er kendetegnet ved følgende oxidationstilstande: −3, −1, 0, 1, 2, 3, 4, 5. Det er en del af mange forbindelser. En af dem er en rødbrun giftig gas (kendetegnet ved evnen til at irritere luftvejene, forårsager lungeødem i høje koncentrationer), som har en karakteristisk skarp, skarp lugt - dette er kvælstofdioxid. Formlen har formen NO2. Mol masse 46,01 g / mol. Densitet 2,62 g / dm³. Kogepunkt 21 ° C Når den opløses i vand, reagerer den med den. Brydningsindeks 1.449 (ved 20 ° C).
Kvælstofdioxid spiller en vigtig rolle i kemiatmosfære, herunder dannelse af troposfærisk ozon. På samme tid er det et vigtigt luftforurenende stof og et mellemprodukt i den industrielle syntese af salpetersyre, hvoraf millioner af tons produceres hvert år. Dette er en af flere nitrogenoxider (binære uorganiske forbindelser med nitrogen med ilt) med oxidationstilstande:
I - nitrogenoxid N2O;
II - nitrogenmonoxid NO;
III - diazotidtrioxid N2O3;
IV - nitrogendioxid NO2 og tetraoxid diazot N2O4;
V er diazo-nitrogenpentoxid N2O5;
trinitramid N (NO2) 3.
Kvælstofdioxid er let flydende. Det er tungere end luft. Under normale forhold blandes NO2 (ca. 1: 1) med et farveløst stof (dets dimer) N2O4. Kemien for NO2 er godt forstået.
Når der interageres med vand hydrolyseres det, som et resultat dannes to syrer (salpetersyre og salpetersyre): 2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3.
I reaktioner med alkalier dannes salte af de samme to syrer: 2NaOH + 2NO2 → NaNO2 + NaNO3 + H2O.
Det er et stærkt oxidationsmiddel, der er i stand tiloxiderer SO2 til SO3. Nitrogenmetoden til fremstilling af svovlsyre er baseret på denne egenskab. I NO2 brænder mange stoffer, inklusive organiske forbindelser, svovl, kul og fosfor.
Kvælstofdioxid dannes normalt som et resultat af oxidation af nitrogenoxid med atmosfærisk ilt: O2 + 2NO → 2NO2
På laboratoriet opnås NO2 i to trin: ved dehydrering af salpetersyre til diazotent pentoxid, som derefter nedbrydes termisk:
2HNO3 → N2O5 + H2O,
2N2O5 → 4NO2 + O2.
Som et resultat af termisk nedbrydning af nitrater af nogle metaller kan NO2 også opnås:
2Pb (NO3) 2 → 4NO2 + 2PbO + O2.
Et oxid kan dannes, når salpetersyre (koncentreret) reagerer med metaller (for eksempel kobber):
4HNO3 + Cu → 2NO2 + Cu (NO3) 2 + 2H2O.
Når der udsættes for salpetersyre (koncentreret) på tin, ud over nitrogenoxid, dannes tinsyre som et biprodukt:
4HNO3 + Sn → H2O + H2SnO3 + 4NO2.
I nogle kilder kaldes oxid N2O4 (IV)intet andet end kvæltetetroxid. Men dette er det forkerte navn, da stoffet er diazotetroxid. NO2 findes i ligevægt med den farveløse gas N2O4: 2NO2↔N2O4.
Da denne ligevægt er eksoterm,derefter skifter den mod NO2 ved højere temperaturer og ved lavere temperaturer mod N2O4. Dimmeren bliver fast ved en temperatur på minus 11,2 ° C. Ved en temperatur på 150 grader nedbrydes det: N2O4 → 2NO2, derefter 2NO2 → 2NO + O2.
Salpetersyre frigiver langsomt NO2, hvilket giver en karakteristisk gul farve til de fleste prøver af denne syre:
4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2.
Kvælstofdioxid kan let detekteres ved lugt selv vedlave koncentrationer, indånding af dets dampe undgås bedst. En potentiel kilde til NO2 er røg salpetersyre, der frigiver NO2 ved temperaturer over 0 grader. Symptomer på forgiftning (lungeødem) vises normalt efter indånding af potentielt dødelige doser efter et par timer. Der er noget, der tyder på, at langtidseksponering for NO2 i koncentrationer over 40-100 ug / m³ kan reducere lungefunktionen og øge risikoen for åndedrætssymptomer. Nogle forskere har fundet en forbindelse mellem NO2-koncentration og pludseligt spædbarnsdødssyndrom.
Kvælstofdioxid dannes i de fleste forbrændingsprocesser, hvor luft bruges som et oxidationsmiddel.
Ved forhøjede temperaturer kombineres nitrogen med ilt til dannelse af nitrogenoxid: O2 + N2 → 2NO, derefter oxideres NO i luft til dannelse af dioxid O2 + 2NO → 2NO2:
Ved normale atmosfæriske koncentrationer er dette en meget langsom proces.
De mest sandsynlige kilder til NO2 er forbrændingsmotorer, termiske kraftværker og i mindre grad massefabrikker.
Gasvarmere og ovne er også kilder til dette oxid. Den overskydende luft, der kræves til forbrænding, indføres med nitrogen, der omdannes til nitrogenoxider ved høje temperaturer.
I husholdninger er fotogenvarmere og gasvarmere også kilder til NO2.
Kvælstofdioxid produceres under atmosfæriske nukleare test (svampens skyens rødlige farve).
I nogle landbrugsområder kan dens overfladekoncentration nå 30 mcg / m³.
NO2 produceres også naturligt under tordenvejr og regn.
