Оксиды азота и их свойства¶

Оксиды азота — группа бинарных неорганических соединений азота с кислородом, в которых азот проявляет различные степени окисления — от +1 до +5. К этой группе относятся несколько устойчивых соединений, заметно различающихся по физическим и химическим свойствам: от бесцветного газа до твёрдого кристаллического вещества. Оксиды азота играют значительную роль в атмосферной химии, промышленности и экологии.

¶Состав и классификация

Известны следующие основные оксиды азота:

Формально существуют также неустойчивые соединения (например, NO₃), которые быстро разлагаются.

¶Физические и химические свойства

Оксид азота(I) (N₂O) — бесцветный газ со сладковатым запахом, не реагирует с водой и щелочами, при нагревании разлагается на азот и кислород. Применяется как «веселящий газ» в медицине и как окислитель в ракетных двигателях.

Оксид азота(II) (NO) — бесцветный газ, плохо растворимый в воде. На воздухе мгновенно окисляется до NO₂. Проявляет восстановительные свойства, образует комплексные соединения с переходными металлами.

Оксид азота(III) (N₂O₃) — неустойчивая тёмно-синяя жидкость, существующая только при низких температурах. При взаимодействии с водой образует азотистую кислоту HNO₂, с щелочами — нитриты.

Оксид азота(IV) (NO₂) — бурый газ с резким запахом, ядовит. При охлаждении димеризуется в бесцветный N₂O₄. С водой реагирует с образованием смеси азотной и азотистой кислот, со щелочами даёт нитраты и нитриты.

Оксид азота(V) (N₂O₅) — бесцветные гигроскопичные кристаллы, сильный окислитель. С водой образует азотную кислоту HNO₃, легко разлагается при нагревании.

¶Получение

Основные лабораторные и промышленные способы:

• N₂O — термическое разложение нитрата аммония;
• NO — каталитическое окисление аммиака или реакция меди с разбавленной азотной кислотой;
• NO₂ — окисление NO кислородом воздуха;
• N₂O₅ — дегидратация азотной кислоты оксидом фосфора(V).

¶Роль в природе и экологии

Оксиды азота естественного происхождения образуются при грозовых разрядах, вулканической деятельности и в результате жизнедеятельности почвенных микроорганизмов. Антропогенные выбросы связаны главным образом с работой двигателей внутреннего сгорания и промышленных установок.

NO и NO₂ участвуют в образовании фотохимического смога и кислотных дождей, разрушают озоновый слой. N₂O относится к парниковым газам и способствует глобальному потеплению.

¶Применение

• N₂O — анестезия, пищевая промышленность (взбитые сливки), ракетное топливо;
• NO — промежуточный продукт в производстве азотной кислоты;
• NO₂ — окислитель в химическом синтезе, компонент нитрующих смесей;
• N₂O₅ — нитрующий агент в органическом синтезе.

¶Воздействие на здоровье

Все оксиды азота токсичны. NO₂ вызывает раздражение дыхательных путей, отёк лёгких, снижение иммунитета. NO связывается с гемоглобином, нарушая транспорт кислорода. N₂O при вдыхании в больших концентрациях вызывает наркотическое действие и кислородное голодание.