דו תחמוצת החנקן

אלמנט כימי חנקן עם מספר סידורי 7ממוקם בקבוצה החמישית של המערכת התקופתית של מנדלב. הגז הדיאטומי הזה אינרטי למדי בתנאים רגילים. באטמוספירה של כדור הארץ הוא מהווה שלושה רבעים. האלמנט מאופיין במצבי החמצון הבאים: −3, −1, 0, 1, 2, 3, 4, 5. זהו חלק מתרכובות רבות. אחד מהם הוא גז רעיל בצבע חום-אדמדם (המאופיין ביכולת להרגיז את דרכי הנשימה, גורם לבצקת ריאות בריכוזים גבוהים), שיש לו ריח חריף וחריף - זהו דו חמצני דו חמצני. הנוסחה היא NO2. מסה טוחנת 46.01 גרם למול. צפיפות 2.62 גרם לדמ"ק. נקודת רתיחה 21 מעלות צלזיוס. כשהוא מומס במים, הוא מגיב איתם. מדד שבירה 1.449 (ב 20 מעלות צלזיוס).

דו תחמוצת החנקן ממלא תפקיד חשוב בכימיההאווירה, כולל היווצרות של אוזון טרוספירי. יחד עם זאת, הוא מזהם אוויר גדול מוצר ביניים בסינתזה תעשייתית של חומצה חנקתית, מיליוני טון של מיוצרים מדי שנה. זהו אחד תחמוצות חנקן (תרכובות חנקן בינאריות בינאריות עם חמצן) עם מצבי חמצון:

• אני - תחמוצת החנקן N2O;

• II - חד תחמוצת החנקן NO;

• III - N2O3 דיאוקסוט תלת-חמצני;

• IV - NO2 דו תחמוצת החנקן ו N2O4 detzo tetroxide;

• V - Diazota N2O5 פנטוקסיד;

• trinitramide N (NO2) 3.

חנקן דו חמצני נוזלי בקלות. הוא כבד יותר מאוויר. בתנאים רגילים, NO2 מעורבב (בערך 1: 1) עם חומר חסר צבע (האפל שלו) N2O4. הכימיה של NO2 מובנת היטב.

כשעוברים אינטראקציה עם מים הוא גורם הידרוליזה, כתוצאה מכך נוצרות שתי חומצות (חנקן וחנקן): 2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3.

בתגובות עם אלקליות נוצרות מלחים של אותן שתי חומצות: 2NaOH + 2NO2 → NaNO2 + NaNO3 + H2O.

זהו חומר חמצון חזק, המסוגלתחמצן SO2 ל- SO3. שיטת החנקן לייצור חומצה גופרתית מבוססת על מאפיין זה. ב- NO2 שורפים חומרים רבים, כולל תרכובות אורגניות, גופרית, פחם וזרחן.

חנקן דו חמצני נוצר בדרך כלל כתוצאה מחמצון של תחמוצת החנקן על ידי חמצן אטמוספרי: O2 + 2NO → 2NO2

במעבדה מתקבל NO2 בשני שלבים: על ידי התייבשות של חומצה חנקתית לפנטוקסיד דיאזוטנט, אשר לאחר מכן מתפרק תרמית:

2HNO3 → N2O5 + H2O,

2N2O5 → 4NO2 + O2.

כתוצאה מפירוק תרמי של חנקות של מתכות מסוימות, ניתן להשיג גם NO2:

2Pb (NO3) 2 → 4NO2 + 2PbO + O2.

תחמוצת יכולה להיווצר כאשר חומצה חנקתית (מרוכזת) מגיבה עם מתכות (למשל, נחושת):

4HNO3 + Cu → 2NO2 + Cu (NO3) 2 + 2H2O.

כאשר נחשפים לחומצה חנקתית (מרוכזת) בדיל, בנוסף לחנקן דו חמצני, נוצרת חומצת פח כתוצר לוואי:

4HNO3 + Sn → H2O + H2SnO3 + 4NO2.

במקורות מסוימים נקרא תחמוצת N2O4 (IV)לא אחר מאשר טטרוקסיד חנקן. אבל זה השם הלא נכון, מכיוון שהחומר הוא דיאזוטטרוקסיד. NO2 קיים בשיווי משקל עם הגז חסר הצבע N2O4: 2NO2↔N2O4.

מכיוון שיווי משקל זה הוא אקסותרמי,ואז הוא נע לכיוון NO2 בטמפרטורות גבוהות יותר, ובטמפרטורות נמוכות יותר לכיוון N2O4. הדימר הופך למוצק בטמפרטורה של מינוס 11.2 מעלות צלזיוס. בטמפרטורה של 150 מעלות הוא מתפרק: N2O4 → 2NO2, ואז 2NO2 → 2NO + O2.

חומצה חנקתית משחררת לאט את NO2, המעניקה צבע צהוב אופייני לרוב הדגימות של חומצה זו:

4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2.

דו תחמוצת החנקן ניתנת לזיהוי בקלות על ידי ריח אפילו בשעהעדיף להימנע משאיפת אדים בעזרת ריכוזים נמוכים. מקור פוטנציאלי אחד ל- NO2 הוא חומצה חנקתית רותחת, שמשחררת את NO2 בטמפרטורות מעל 0 מעלות. תסמינים של הרעלה (בצקת ריאות) מופיעים בדרך כלל לאחר שאיפת מינונים שעלולים להיות קטלניים לאחר מספר שעות. ישנן עדויות לכך שחשיפה לטווח הארוך ל- NO2 בריכוזים מעל 40-100 מיקרוגרם / מ"ק יכולה להפחית את תפקודי הריאות ולהגדיל את הסיכון לתסמיני נשימה. יש מדענים שמצאו קשר בין ריכוז NO2 לבין תסמונת מוות תינוקות פתאומי.

חנקן דו חמצני נוצר ברוב תהליכי הבעירה בהם האוויר משמש כחומר מחמצן.

בטמפרטורות גבוהות, חנקן משתלב עם חמצן ליצירת תחמוצת החנקן: O2 + N2 → 2NO, ואז NO מתחמצן באוויר ליצירת דו תחמוצת O2 + 2NO → 2NO2:

1. בריכוזים רגילים באטמוספירה זהו תהליך איטי מאוד.

2. המקורות הסבירים ביותר ל- NO2 הם מנועי בעירה פנימית, תחנות כוח תרמיות, ובמידה פחותה, טחנות עיסה.

3. תנורי גז ותנורים הם גם מקורות לתחמוצת זו. האוויר העודף הנדרש לשריפה מוחדר על ידי חנקן, המומר לתחמוצות חנקן בטמפרטורות גבוהות.

4. במשקי בית, מחממי נפט ומחממי גז הם גם מקורות ל- NO2.

5. חנקן דו חמצני מיוצר במהלך בדיקות גרעיניות אטמוספריות (הצבע האדמדם של ענן הפטריות).

6. באזורים חקלאיים מסוימים ריכוזי השטח שלו יכולים להגיע ל 30 מק"ג / מ"ק.

7. NO2 מיוצר באופן טבעי גם במהלך סופות רעמים וגשם.