תחמוצת החנקן

יסוד כימי חנקן עם קבוצת 5 הממוקם 7 מספר האטומי של המערכת התקופתית מנדלייב. גז diatomic זה בתנאים רגילים של אינרטי מספיק. בשנות ה האווירה כדור הארץ, והוא מהווה שלושה רבעים. האלמנט מאופיין מדינות החמצון הבאות: -3, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5. זהו חלק תרכובות רבות. אחת הוא גז רעיל אדמדם-חום (המאופיין ביכולת לגרות את דרכי הנשימה, גורמת לבצקת ריאות בריכוזים גבוהים), בעל ריח אופייני חריף, חריף - הוא חנקן דו-חמצני. הנוסחה היא NO2. שן טוחנת מסה 46.01 g / mol. צפיפות 2.62 g / dm³. נקודת רתיחה 21 ° C. כאשר מומס במים מגיב עם זה. מקדם השבירה של 1.449 (ב- C ° 20).

חנקן דו חמצני ממלא תפקיד חשוב בכימיה אטמוספרית, כולל היווצרות אוזון בשכבות. במקביל, הוא מזהם אוויר מרכזי ביניים בסינתזה התעשייתית של חומצה חנקתית, אשר מיוצרות מ'טונות בשנה. זהו אחד מכמה תחמוצות חנקן (בינארית תרכובות אנאורגניות של חנקן וחמצן) עם חמצון:

• ואני - תחמוצת החנקן N2O;

• שני - NO פחמן חד חנקן;

• III - N2O3 trioxide dinitrogen;

• IV - NO2 חנקן דו-חמצני ו dinitrogen tetraoxide N2O4;

• V - pentoxide dinitrogen, N2O5;

• trinitramide N (NO2) 3.

חנקן דו חמצני הוא מעובה בקלות. הוא כבד יותר מאוויר. בתנאים רגילים מעורבב NO2 (כ 1: 1) אל חומר חסר צבע (דימר שלה) N2O4. כימית NO2 מובנת היטב.

מהתגובה עם מים הוא הידרוליזה, השניים יצרו וכתוצאה חומצה (החנקן ו חנקתית): 2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3.

בתגובות עם מלחים אלקלי נוצרות כשתי חומצות אלה: 2NaOH + 2NO2 → NaNO2 + NaNO3 + H2O.

הוא מחמצן חזק מסוגל חמצון SO2 כדי SO3. בשיטה זו מבוססת חנקן רכוש חומצה גופרתית. החומרים בינוני NO2 רבים, כולל תרכובות אורגניות, גופרית, פחמן וזרחן, לשרוף.

חנקן דו חמצני מיוצר בדרך כלל על ידי חמצון של חמצן אטמוספרי תחמוצת החנקן: O2 + 2NO → 2NO2

במעבדה, NO2 מוכן בשני שלבים: התייבשות של חומצה חנקתית כדי pentoxide dinitrogen, אשר לאחר מכן מפורקת תרמית:

2HNO3 → N2O5 + H2O,

2N2O5 → 4NO2 + O2.

כתוצאה פירוק תרמי של כמה ניטרטים מתכת עשויה גם להיות מוכן NO2:

2Pb (NO3) 2 → 4NO2 + 2PbO + O2.

תחמוצת יכול להיווצר על ידי מגיבים חומצה חנקתית (מרוכזים) ממתכות (לדוגמה, נחושת):

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

בהשפעת חומצה חנקתית בנוסף פח (מרוכזים) כדי חנקן דו-חמצני, חומצה פח נוצר כתוצר לוואי:

4HNO3 + Sn → H2O + H2SnO3 + 4NO2.

מקורות מסוימים תחמוצת N2O4 (IV) כונה tetroxide חנקן. אבל זה מופרך מיסודו, שכן החומר הוא tetroxide dinitrogen. NO2 קיים שיווי משקל עם N2O4 גז חסר צבע: 2NO2↔N2O4.

מאחר שיתרת הזה פולט חום, זה מוסט הצידה של NO2 בטמפרטורות גבוהות ב התחתונה - לקראת N2O4. Deamer עובר למצב המוצק בטמפרטורה של 11.2 מינוס ° C. בטמפרטורה של 150 מעלות מתפרק: N2O4 → 2NO2, אז 2NO2 → 2NO + O2.

חומצה חנקתית משחררת NO2 לאט, אשר נותן את הצבע הצהוב האופייני של רוב הדגימות של חומצה זו:

4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2.

פחמן דו חנקן מזוהה בקלות על ידי ריח אפילו בריכוזים נמוכים, שאיפה של אדי יש להימנע. מקור פוטנציאלי אחד NO2 רותח חומצה חנקתית המקצה NO2 בטמפרטורות מעל 0 מעלות. תסמיני הרעלת (בצקת ריאות) מופיעים בדרך כלל לאחר שאיפה של מנות קטלניות בפוטנציה של כמה שעות. ישנן עדויות כי חשיפה ארוכת טווח NO2 בריכוזים מעל 40-100 מ"ג / מ"ק עלולה להפחית את תפקוד הריאות ולהגביר את הסיכון לתסמינים נשימתיים. במחקרים של מדענים מסוימים קימת קשר בין הריכוז של NO2 ו תסמונת מוות בעריסה.

חנקן דו חמצני נוצר ברוב תהליכי בעירה שבו האוויר משמש מחמצן.

בטמפרטורות גבוהות, החנקן משלב עם חמצן ליצירת תחמוצת חנקתית: O2 + N2 → 2NO, אז אין הוא מתחמצן באוויר כדי ליצור דו O2 + 2NO → 2NO2:

1. תחת ריכוז נורמלי אטמוספרי הוא תהליך מאוד איטי.

2. המקור הסביר ביותר של NO2 הוא מנועי בעירה פנימיים, תחנות כוח תרמיות, ובמידה פחותה, מפעלי נייר.

3. מחממים ו תנורי גז הם גם מקורות של תחמוצת זו. חנקן הנדרש הוא הציג אוויר בעירה עודף, אשר מומר תחמוצות חנקן בטמפרטורות גבוהות.

4. במשקי בית תנורי נפט תנורי גז הם גם מקורות של NO2.

5. חנקן דו-חמצני שנוצר על ניסויים גרעיניים באטמוספירה (פטריית עשן בצבע אדמדם).

6. כמה שטחים חקלאיים של ריכוזי השטח שלה יכול להגיע 30 גרם / מ"ק.

7. NO2 גם מיוצר באופן טבעי על ידי רעמים, גשם.