Оксид азота(IV)

Оксид азота
Общие
Систематическое наименование	Оксид азота(IV)
Хим. формула	NO2
Физические свойства
Состояние	бурый газ или желтоватая жидкость
Молярная масса	46,0055 г/моль
Плотность	г. 2,0527 г/л ж. 1,4910г/см³ тв. 1,536 г/см³
Энергия ионизации	1,6E-18 Дж
Термические свойства
Т. плав.	-11,2 °C
Т. кип.	+21,1 °C
Энтальпия образования	33,10 кДж/моль
Давление пара	720 ± 1 мм рт.ст.
Классификация
Рег. номер CAS	10102-44-0
PubChem	3032552
Рег. номер EINECS	233-272-6
SMILES	N(=O)[O]
InChI	1S/NO2/c2-1-3 JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N
RTECS	QW9800000
ChEBI	33101
Номер ООН	1067
ChemSpider	2297499
Безопасность
NFPA 704	0 4 2 ОХ
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Оксид азота (IV) (диоксид азота) NO₂ — ядовитый газ, красно-бурого цвета, с характерным острым запахом или желтоватая жидкость.

В обычном состоянии NO₂ существует в равновесии со своим димером N₂O₄. Склонность к его образованию объясняется наличием в молекуле NO₂ неспаренного электрона.
При температуре 140 °C диоксид азота состоит только из молекул NO₂, он очень тёмного, почти чёрного цвета.
В точке кипения NO₂ представляет собой желтоватую жидкость, содержащую около 0,1 % NO₂.
При температуре ниже +21°С — это бесцветная жидкость (или желтоватая из-за примеси мономера).
При температуре ниже −12 °C белые кристаллы состоят только из молекул N₂O₄.

Получение

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

${\displaystyle {\mathsf {Cu+4HNO_{3}\rightarrow Cu(NO_{3})_{2}+2NO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {2Pb(NO_{3})_{2}\rightarrow 2PbO+4NO_{2}\uparrow +O_{2}\uparrow }}}$

Химические свойства

Кислотный оксид. NO₂ отличается высокой химической активностью. Он взаимодействует с неметаллами (фосфор, сера и углерод горят в нём). В этих реакциях NO₂ — окислитель:

${\displaystyle {\mathsf {2NO_{2}+2C\rightarrow 2CO_{2}+N_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {10NO_{2}+8P\rightarrow 4P_{2}O_{5}+5N_{2}}}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {SO_{2}+NO_{2}\rightarrow SO_{3}+NO}}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {2NO_{2}+H_{2}O\rightarrow HNO_{3}+HNO_{2}}}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {3NO_{2}+H_{2}O\rightarrow 2HNO_{3}+NO\uparrow }}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {4NO_{2}+2H_{2}O+O_{2}\rightarrow 4HNO_{3}}}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {2NO_{2}+2KOH\rightarrow KNO_{3}+KNO_{2}+H_{2}O}}}$

Жидкий NO₂ применяется для получения безводных нитратов:

${\displaystyle {\mathsf {Zn+2N_{2}O_{4}\rightarrow Zn(NO_{3})_{2}+2NO}}}$

В реакциях с галогенами образует соли нитрония, нитрозила и оксиды галогенов

${\displaystyle {\mathsf {2NO_{2}+2Cl_{2}\rightarrow NOCl+NO_{2}Cl+Cl_{2}O\uparrow }}}$

Применение

Диоксид азота применяется при производстве серной и азотной кислот. Также диоксид азота используется в качестве окислителя в жидком ракетном топливе и смесевых взрывчатых веществах.

Физиологическое действие

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

«Лисий хвост»

На фото справа — «лисий хвост» на Нижнетагильском металлургическом комбинате

«Лисий хвост» — жаргонное название выбросов в атмосферу оксидов азота (NOx) на химических предприятиях (иногда — из выхлопных труб автомобилей). Название происходит от оранжево-бурого цвета диоксида азота. При низких температурах диоксид азота димеризуется и становится бесцветным. В летний сезон «лисьи хвосты» наиболее заметны, так как в выбросах возрастает концентрация мономерной формы.

Вредное воздействие

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

Двуокись азота воздействует в основном на дыхательные пути и лёгкие, а также вызывает изменения состава крови, в частности, уменьшает содержание в крови гемоглобина.

Образующаяся в результате взаимодействия диоксида азота с водой азотная кислота является сильным коррозионным агентом.