Химический элемент азот с порядковым номером 7 расположен в 5 группе периодической системы Менделеева. Этот двухатомный газ при нормальных условиях достаточно инертен. В земной атмосфере на его долю приходится три четверти. Элемент характеризуется следующими степенями окисления: &minus-3, &minus-1, 0, 1, 2, 3, 4, 5. Он входит в состав многих соединений. Одним из них является красновато-коричневый ядовитый газ (отличается способностью раздражать дыхательные пути, вызывает отек легких при больших концентрациях), имеющий характерный резкий, едкий запах — это диоксид азота. Формула имеет вид NO2. Молярная масса 46,01 г/моль. Плотность 2,62 г/дм³-. Температура кипения 21 °C. При растворении в воде реагирует с ней. Показатель преломления 1,449 (при 20 ° C).
Диоксид азота играет важную роль в химии атмосферы, в том числе в формировании тропосферного озона. Одновременно он является крупным загрязнителем воздуха и промежуточным продуктом в промышленном синтезе азотной кислоты, миллионы тонн которой производятся каждый год. Это один из нескольких оксидов азота (бинарные неорганические соединения азота с кислородом) со степенями окисления:
I — закись азота N2O-
II — монооксид азота NO-
III — триоксид диазота N2O3-
IV — диоксид азота NO2 и тетраоксид диазота N2O4-
V — пентаоксид диазота N2O5-
тринитрамид N(NO2)3.
Диоксид азота легко сжижается. Он тяжелее воздуха. При нормальных условиях NO2 смешан (примерно, 1:1) с бесцветным веществом (своим димером) N2O4. Химия NO2 хорошо изучена.
При взаимодействии с водой гидролизуется, в результате образуются две кислоты (азотистая и азотная): 2NO2 + H2O HNO2 + HNO3.
В реакциях со щелочами образуются соли этих же двух кислот: 2NaOH + 2NO2 NaNO2 + NaNO3 + H2O.
Он является сильным окислителем, способен окислять SO2 до SO3. На этом его свойстве основан метод нитрозного получения серной кислоты. В среде NO2 многие вещества, включая органические соединения, серу, уголь и фосфор, горят.
Диоксид азота обычно образуется в результате окисления оксида азота кислородом воздуха: O2 + 2NO 2NO2
В лаборатории NO2 получают в два этапа: дегидратацией азотной кислоты до пентаоксида диазота, который затем разлагают термическим путем:
2HNO3 N2O5 + H2O,
2N2O5 4NO2 + O2.
В результате термического разложения нитратов некоторых металлов также можно получить NO2:
2Pb(NO3)2 4NO2 + 2PbO + O2.
Окисел может образовываться при взаимодействии азотной кислоты (концентрированной) с металлами (например, медью):
4HNO3 + Cu 2NO2 + Cu(NO3)2 + 2H2O.
При воздействии азотной кислоты (концентрированной) на олово, кроме диоксида азота, образуется оловянная кислота в качестве побочного продукта:
4HNO3 + Sn H2O + H2SnO3 + 4NO2.
В некоторых источниках окисел N2O4(IV) называют не иначе, как тетраоксид азота. Но это неправильное название, так как вещество является тетраоксидом диазота. NO2 существует в равновесии с бесцветным газом N2O4: 2NO2&harr-N2O4.
Так как это равновесие является экзотермическим, то оно сдвигается в сторону NO2 при более высоких температурах, а при более низких — в сторону N2O4. Димер переходит в твердое состояние при температуре минус 11,2 оС. При температуре 150 градусов разлагается: N2O4 2NO2, затем 2NO2 2NO + O2.
Азотная кислота медленно выделяет NO2, который придает характерный желтый цвет большинству образцов этой кислоты:
4HNO3 4NO2 + 2H2O + O2.
Диоксид азота легко обнаружить по запаху уже при низких концентрациях, вдыхания его паров лучше избегать. Одним из потенциальных источников NO2 является дымящая азотная кислота, которая выделяет NO2 при температурах выше 0 градусов. Симптомы отравления (отек легких), как правило, появляются после вдыхания потенциально смертельных доз через несколько часов. Существует ряд доказательств, что долгосрочное воздействие NO2 при концентрациях выше 40—100 мкг/м³- может снизить функцию легких и увеличить риск респираторных симптомов. В исследованиях некоторых ученых установлена связь между концентрацией NO2 и синдромом внезапной детской смерти.
Диоксид азота образуется в большинстве процессов горения, где используется воздух в качестве окислителя.
Видео: Что такое лисий хвост и чем опасен диоксид азота?
При повышенных температурах азот соединяется с кислородом с образованием оксида азота: O2 + N2 2NO, затем NO окисляется на воздухе с образованием диоксида O2 + 2NO 2NO2:
При нормальных атмосферных концентраций это очень медленный процесс.
Наиболее вероятным источниками NO2 являются двигатели внутреннего сгорания, тепловые электростанции и, в меньшей степени, целлюлозные заводы.
Газовые обогреватели и печи являются также источниками этого окисла. Необходимый для горения избыток воздуха вносит азот, который при высоких температурах преобразуется в оксиды азота.
В домашних хозяйствах керосиновые обогреватели и газовые обогреватели являются также источниками NO2.
Диоксид азота вырабатывается при атмосферных ядерных испытаниях (красноватый цвет грибовидного облака).
В некоторых сельскохозяйственных районах его приземные концентрации могут достигать 30 мкг/м³-.
NO2 также естественным образом вырабатывается при грозе, дожде.
Видео: Диоксид азота! Эффектный химический опыт!
Понятие и виды гражданских правоотношений