Kemijski element dušik sa serijskim brojem 7smješten u skupini 5 Mendeleev periodičke tablice. Ovaj diatomski plin u normalnim je uvjetima prilično inertan. U atmosferi Zemlje čini tri četvrtine. Element karakteriziraju sljedeća stanja oksidacije: -3, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5. Dio je mnogih spojeva. Jedan od njih je crveno-smeđi otrovni plin (karakteriziran sposobnošću iritacije dišnih putova, uzrokuje plućni edem u velikim koncentracijama), koji ima karakterističan oštar, oštar miris - to je dušični dioksid. Formula ima oblik NO2. Molarna masa 46,01 g / mol. Gustoća 2,62 g / dm³. Točka ključanja 21 ° C. Kada se otopi u vodi, reagira s njom. Indeks loma 1449 (pri 20 ° C).
Dušikov dioksid igra važnu ulogu u kemijiatmosferu, uključujući stvaranje troposferskog ozona. U isto vrijeme, to je glavni zagađivač zraka i posrednik u industrijskoj sintezi dušične kiseline, čiji se milijuni tona proizvode svake godine. Ovo je jedan od nekoliko dušikovih oksida (binarni anorganski spojevi dušika s kisikom) s oksidacijskim stanjima:
I - dušični oksid N2O;
II - dušični monoksid NO;
III - diazotid trioksid N2O3;
IV - dušični dioksid NO2 i tetraoksid diazot N2O4;
V je diazo dušikov pentoksid N2O5;
trinitramid N (NO2) 3.
Dušikov dioksid se lako ukapljuje. Teži je od zraka. U normalnim uvjetima, NO2 se miješa (otprilike 1: 1) sa bezbojnom tvari (njezin dimer) N2O4. Kemija NO2 dobro se razumije.
Prilikom interakcije s vodom ona hidrolizira, što rezultira stvaranjem dvije kiseline (dušična i dušična): 2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3.
U reakcijama s alkalijama nastaju soli istih dviju kiselina: 2NaOH + 2NO2 → NaNO2 + NaNO3 + H2O.
To je snažno oksidacijsko sredstvo koje možeoksidirajte SO2 u SO3. Dušična metoda za proizvodnju sumporne kiseline temelji se na ovom svojstvu. U NO2 sagorijevaju se mnoge tvari, uključujući organske spojeve, sumpor, ugljen i fosfor.
Dušikov dioksid obično nastaje kao rezultat oksidacije dušičnog oksida atmosferskim kisikom: O2 + 2NO → 2NO2
U laboratoriju se NO2 dobiva u dva stupnja: dehidracijom dušične kiseline do diazotentnog pentoksida koji se zatim termički razgrađuje:
2HNO3 → N2O5 + H2O,
2N2O5 → 4NO2 + O2.
Kao rezultat toplinskog raspada nitrata nekih metala, može se dobiti i NO2:
2Pb (NO3) 2 → 4NO2 + 2PbO + O2.
Oksid može nastati kada dušična kiselina (koncentrirana) reagira s metalima (na primjer, bakrom):
4HNO3 + Cu → 2NO2 + Cu (NO3) 2 + 2H2O.
Kada je izložena dušičnoj kiselini (koncentriranoj) na kalaju, osim dušičnog dioksida, kositrena kiselina nastaje kao nusproizvod:
4HNO3 + Sn → H2O + H2SnO3 + 4NO2.
U nekim izvorima se naziva oksid N2O4 (IV)nitko drugi nego dušikov tetroksid. Ali ovo je pogrešno ime, jer je tvar diazotetroksid. NO2 postoji u ravnoteži s bezbojnim plinom N2O4: 2NO2↔N2O4.
Budući da je ta ravnoteža egzotermična,onda se kod viših temperatura prebacuje prema NO2, a pri nižim temperaturama prema N2O4. Dimer postaje krut pri temperaturi od minus 11,2 ° C. Pri temperaturi od 150 stupnjeva razgrađuje se: N2O4 → 2NO2, zatim 2NO2 → 2NO + O2.
Dušična kiselina polako oslobađa NO2, što daje karakterističnu žutu boju većini uzoraka ove kiseline:
4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2.
Dušikov dioksid se lako može otkriti mirisom čak i naniske koncentracije najbolje je izbjegavati udisanje njegovih para. Jedan od potencijalnih izvora NO2 je isparavanje dušične kiseline koja oslobađa NO2 na temperaturama iznad 0 stupnjeva. Simptomi trovanja (plućni edem) obično se pojavljuju nakon udisanja potencijalno kobnih doza nakon nekoliko sati. Postoje dokazi da dugotrajna izloženost NO2 u koncentracijama većim od 40-100 µg / m³ može smanjiti rad pluća i povećati rizik od respiratornih simptoma. Neki znanstvenici otkrili su vezu između koncentracije NO2 i sindroma iznenadne smrti dojenčadi.
Dušikov dioksid nastaje u većini procesa izgaranja gdje se zrak koristi kao oksidirajuće sredstvo.
Pri povišenim temperaturama dušik se kombinira s kisikom kako bi tvorio dušični oksid: O2 + N2 → 2NO, a zatim NO se oksidira u zraku da tvori dioksid O2 + 2NO → 2NO2:
U normalnim atmosferskim koncentracijama to je vrlo spor proces.
Najvjerojatniji izvori NO2 su motori s unutarnjim sagorijevanjem, termoelektrane i, u manjoj mjeri, celuloze.
Plinski grijači i peći također su izvor ovog oksida. Višak zraka potreban za sagorijevanje unosi dušik koji se pri visokim temperaturama pretvara u dušikove okside.
U kućanstvima su grijači na kerozin i grijači na plin također izvor NO2.
Dušikov dioksid nastaje tijekom atmosferskih nuklearnih ispitivanja (crvenkasta boja oblaka gljiva).
U nekim poljoprivrednim područjima njegove površinske koncentracije mogu doseći 30 mcg / m³.
NO2 se prirodno proizvodi i tijekom grmljavinske oluje i kiše.
