Diossido di azoto - Nitrogen dioxide
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NO
2converte nel tetrossido di diazoto incolore ( N 2oh 4) a basse temperature e ritorna a NO 2 a temperature più elevate. |
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nomi | |||
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nome IUPAC
Diossido di azoto
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Altri nomi
Ossido di azoto (IV), deutossido di azoto
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Identificatori | |||
Modello 3D ( JSmol )
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CheBI | |||
ChemSpider | |||
Scheda informativa dell'ECHA | 100.030.234 | ||
Numero CE | |||
976 | |||
PubChem CID
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Numero RTECS | |||
UNII | |||
numero ONU | 1067 | ||
Cruscotto CompTox ( EPA )
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Proprietà | |||
NO• 2 |
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Massa molare | 46.006 g/mol | ||
Aspetto esteriore | gas marrone | ||
Odore | Simile al cloro | ||
Densità | 1.880 g/ litro | ||
Punto di fusione | -9,3 ° C (15,3 ° F; 263,8 K) | ||
Punto di ebollizione | 21,15 °C (70,07 °F; 294,30 K) | ||
idrolisi | |||
solubilità | Solubile in CCl 4, acido nitrico , cloroformio |
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Pressione del vapore | 98,80 kPa (a 20 °C) | ||
+150.0·10 −6 cm 3 /mol | |||
Indice di rifrazione ( n D )
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1.449 (a 20 °C) | ||
Struttura | |||
C 2v | |||
piegato | |||
Termochimica | |||
Capacità termica ( C )
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37,2 J/(mol·K) | ||
Entropia molare standard ( S |
240,1 J/(mol·K) | ||
Entalpia standard di
formazione (Δ f H ⦵ 298 ) |
+33,2 kJ/mol | ||
Pericoli | |||
Principali pericoli | Veleno, ossidante | ||
Scheda di sicurezza | ICSC 0930 | ||
Pittogrammi GHS | |||
Avvertenza GHS | Pericolo | ||
H270 , H314 , H330 | |||
P220 , P260 , P280 , P284 , P305+351+338 , P310 | |||
NFPA 704 (diamante di fuoco) | |||
Dose o concentrazione letale (LD, LC): | |||
LC 50 ( concentrazione mediana )
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30 ppm (cavia, 1 h ) 315 ppm (coniglio, 15 min) 68 ppm (ratto, 4 h) 138 ppm (ratto, 30 min) 1000 ppm (topo, 10 min) |
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LC Lo ( più basso pubblicato )
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64 ppm (cane, 8 ore) 64 ppm (scimmia, 8 ore) |
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NIOSH (limiti di esposizione per la salute negli Stati Uniti): | |||
PEL (consentito)
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C 5 ppm (9 mg/m 3 ) | ||
REL (consigliato)
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ST 1 ppm (1,8 mg/m 3 ) | ||
IDLH (pericolo immediato)
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13 ppm | ||
Composti correlati | |||
Ossidi di azoto correlati
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Pentossido di diazoto Triossido di |
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Composti correlati
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Biossido di cloro Anidride carbonica |
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Salvo indicazione contraria, i dati sono forniti per i materiali nel loro stato standard (a 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
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verificare ( che cos'è ?) | |||
Riferimenti alla casella informativa | |||
Il biossido di azoto è un composto chimico con la formula NO
2. È uno dei tanti ossidi di azoto . NO
2è un intermedio nella sintesi industriale dell'acido nitrico , prodotto ogni anno in milioni di tonnellate da utilizzare principalmente nella produzione di fertilizzanti . A temperature più elevate è un gas bruno-rossastro. Può essere fatale se inalato in grandi quantità. Il biossido di azoto è una molecola paramagnetica piegata con simmetria di gruppo di punti C 2v .
Proprietà
Il biossido di azoto è un gas bruno-rossastro al di sopra di 21,2 °C (70,2 °F; 294,3 K) con un odore pungente e acre, diventa un liquido bruno-giallastro al di sotto di 21,2 °C (70,2 °F; 294,3 K) e si converte in tetrossido di diazoto incolore ( N
2oh
4) al di sotto di -11,2 ° C (11,8 ° F; 261,9 K).
La lunghezza del legame tra l' atomo di azoto e l'atomo di ossigeno è di 119,7 pm . Questa lunghezza del legame è coerente con un ordine di legame tra uno e due.
A differenza dell'ozono , O 3 , lo stato elettronico fondamentale del biossido di azoto è uno stato doppietto , poiché l'azoto ha un elettrone spaiato, che riduce l' effetto alfa rispetto al nitrito e crea una debole interazione di legame con le coppie solitarie di ossigeno. L'elettrone solitario in NO
2significa anche che questo composto è un radicale libero , quindi la formula per il biossido di azoto è spesso scritta come • NO
2.
Il colore bruno-rossastro è una conseguenza dell'assorbimento preferenziale della luce nella regione blu dello spettro (400 – 500 nm), sebbene l'assorbimento si estenda in tutto il visibile (a lunghezze d'onda più corte) e nell'infrarosso (a lunghezze d'onda maggiori). L'assorbimento della luce a lunghezze d'onda inferiori a circa 400 nm provoca fotolisi (per formare NO + O, ossigeno atomico); nell'atmosfera l'aggiunta dell'atomo di O così formato all'O 2 porta alla formazione di ozono.
Preparazione e reazioni
Il biossido di azoto si forma tipicamente attraverso l'ossidazione dell'ossido nitrico da parte dell'ossigeno nell'aria:
- 2 NO + O
2→ 2 NO
2
Il biossido di azoto si forma nella maggior parte dei processi di combustione utilizzando l' aria come ossidante . A temperature elevate l' azoto si combina con l' ossigeno per formare ossido nitrico :
-
oh
2+ N
2→ 2 NO
In laboratorio, NO
2può essere preparato in una procedura in due fasi in cui la disidratazione dell'acido nitrico produce pentossido di diazoto , che successivamente subisce una decomposizione termica:
- 2 HNO
3→ N
2oh
5+ H
2oh - 2 N
2oh
5→ 4 NO
2+ O
2
La decomposizione termica di alcuni nitrati metallici fornisce anche NO
2:
- 2 Pb(NO
3)
2→ 2 PbO + 4 NO
2+ O
2
In alternativa, riduzione dell'acido nitrico concentrato mediante metallo (come il rame).
- 4 HNO
3+ Cu → Cu(NO
3)
2+ 2 NO
2+ 2 H
2oh
O infine, aggiungendo acido nitrico concentrato su stagno, si produce come sottoprodotto ossido stannico idrato .
- 4 HNO 3 + Sn → H 2 O + H 2 SnO 3 + 4 NO 2
Principali reazioni
Proprietà termiche di base
NO
2esiste in equilibrio con il gas incolore tetrossido di diazoto ( N
2oh
4):
- 2 NO
2⇌ N
2oh
4
L'equilibrio è caratterizzato da Δ H = −57,23 kJ/mol , che è esotermico. L'NO 2 è favorito a temperature più elevate, mentre a temperature più basse predomina il tetrossido di diazoto (N 2 O 4 ). Tetrossido di diazoto ( N
2oh
4) può essere ottenuto come solido bianco con punto di fusione -11,2 ° C. NO 2 è paramagnetico a causa del suo elettrone spaiato, mentre N 2 O 4 è diamagnetico .
La chimica del biossido di azoto è stata ampiamente studiata. A 150 °C, NO
2si decompone con rilascio di ossigeno attraverso un processo endotermico ( Δ H = 14 kJ/mol ):
- 2 NO
2→ 2 NO + O
2
Come ossidante
Come suggerito dalla debolezza del legame N–O, NO
2è un buon ossidante. Di conseguenza, brucerà, a volte in modo esplosivo, con molti composti, come gli idrocarburi .
Idrolisi
Si idrolizza per dare acido nitrico e acido nitroso :
- 2 NO
2( N
2oh
4) + H
2O → HNO
2+ HNO
3
Questa reazione è una fase del processo di Ostwald per la produzione industriale di acido nitrico dall'ammoniaca. Questa reazione è trascurabilmente lenta a basse concentrazioni di NO 2 caratteristiche dell'atmosfera ambiente, sebbene proceda all'assorbimento di NO 2 sulle superfici. Si pensa che tale reazione superficiale produca HNO 2 gassoso (spesso scritto come HONO ) in ambienti interni ed esterni.
Formazione da decomposizione di acido nitrico
L'acido nitrico si decompone lentamente in biossido di azoto mediante la reazione complessiva:
- 4 HNO
3→ 4 NO
2+ 2 H
2O + O
2
Il biossido di azoto così formato conferisce il caratteristico colore giallo spesso esibito da questo acido.
Conversione in nitrati
NO
2 viene utilizzato per generare nitrati metallici anidri dagli ossidi:
- LU + 3 NO
2→ M(NO
3)
2 + NO
Conversione in nitriti
Alchil e ioduri metallici danno i corrispondenti nitriti:
- 2 CH
3io + 2 NO
2→ 2 CH
3NO
2+ io
2
-
TiI
4+ 4 NO
2→ Ti(NO
2)
4+ 2 io
2
Ecologia
NO
2viene introdotto nell'ambiente per cause naturali, tra cui l'ingresso dalla stratosfera , la respirazione batterica, i vulcani e i fulmini. Queste fonti fanno NO
2un gas in tracce nella atmosfera della Terra , dove svolge un ruolo nell'assorbire sole e regolare la chimica della troposfera , specialmente nel determinare ozono concentrazioni.
Usi
NO
2viene utilizzato come intermedio nella produzione di acido nitrico , come agente nitrurante nella produzione di esplosivi chimici , come inibitore della polimerizzazione per acrilati , come agente sbiancante della farina e come agente di sterilizzazione a temperatura ambiente. È anche usato come ossidante nel carburante per missili , ad esempio nell'acido nitrico rosso fumante ; è stato utilizzato nei razzi Titan , per lanciare il Progetto Gemini , nei propulsori di manovra dello Space Shuttle , e nelle sonde spaziali senza equipaggio inviate su vari pianeti.
Fonti ed esposizione di origine umana
Per il grande pubblico, le fonti più importanti di NO
2sono motori a combustione interna che bruciano combustibili fossili . All'aperto, NO
2 può essere il risultato del traffico di veicoli a motore.
All'interno, l'esposizione deriva dal fumo di sigaretta e da stufe e stufe a butano e cherosene .
Lavoratori in industrie dove NO
2viene utilizzato sono anche esposti e sono a rischio di malattie polmonari professionali e NIOSH ha fissato limiti di esposizione e standard di sicurezza. I lavoratori agricoli possono essere esposti a NO
2derivanti dalla decomposizione del grano nei silos; l'esposizione cronica può portare a danni ai polmoni in una condizione chiamata " malattia del silo-filler ".
Storicamente, il biossido di azoto è stato prodotto anche dai test nucleari atmosferici ed è stato responsabile del colore rossastro dei funghi atomici .
Tossicità
NO . gassoso
2si diffonde nel fluido di rivestimento epiteliale (ELF) dell'epitelio respiratorio e si dissolve. Lì, reagisce chimicamente con molecole antiossidanti e lipidiche nell'ELF. Gli effetti sulla salute di NO
2sono causati dai prodotti di reazione o dai loro metaboliti, che sono specie reattive dell'azoto e specie reattive dell'ossigeno che possono provocare broncocostrizione , infiammazione, ridotta risposta immunitaria e possono avere effetti sul cuore.
Danno acuto dovuto a NO
2è probabile che l'esposizione si manifesti solo in contesti lavorativi. L'esposizione diretta alla pelle può causare irritazioni e ustioni. Solo concentrazioni molto elevate della forma gassosa causano disagio immediato: 100-200 ppm possono causare lieve irritazione del naso e della gola, 250-500 ppm possono causare edema , portando a bronchite o polmonite , e livelli superiori a 1000 ppm possono causare la morte per asfissia da liquido nei polmoni. Spesso non ci sono sintomi al momento dell'esposizione a parte tosse transitoria, affaticamento o nausea, ma nell'arco di ore l'infiammazione dei polmoni provoca edema.
Per l'esposizione della pelle o degli occhi, l'area interessata viene lavata con soluzione salina. Per inalazione, si somministra ossigeno, si possono somministrare broncodilatatori e, se ci sono segni di metaemoglobinemia , una condizione che si verifica quando i composti a base di azoto influenzano l' emoglobina nei globuli rossi, si può somministrare blu di metilene .
È classificata come sostanza estremamente pericolosa negli Stati Uniti come definito nella Sezione 302 dell'US Emergency Planning and Community Right-to-Know Act (42 USC 11002), ed è soggetta a severi requisiti di segnalazione da parte delle strutture che producono, immagazzinano , o utilizzarlo in quantità significative.
Effetti sulla salute di NO
2 esposizione
Anche piccole variazioni quotidiane di NO
2può causare alterazioni della funzionalità polmonare. Esposizione cronica a NO
2può causare effetti respiratori tra cui infiammazione delle vie aeree in persone sane e aumento dei sintomi respiratori nelle persone con asma. NO
2crea ozono che provoca irritazione agli occhi ed esacerba le condizioni respiratorie, portando a un aumento delle visite ai reparti di emergenza e dei ricoveri ospedalieri per problemi respiratori, in particolare l'asma.
Gli effetti della tossicità sulla salute sono stati esaminati utilizzando questionari e interviste di persona nel tentativo di comprendere la relazione tra NO
2 e asma. L'influenza degli inquinanti dell'aria indoor sulla salute è importante perché la maggior parte delle persone nel mondo trascorre più dell'80% del proprio tempo al chiuso. La quantità di tempo trascorso al chiuso dipende da diversi fattori, tra cui la regione geografica, le attività lavorative e il sesso tra le altre variabili. Inoltre, poiché l'isolamento domestico sta migliorando, ciò può comportare una maggiore ritenzione di inquinanti atmosferici interni, come NO
2. Rispetto alla regione geografica, la prevalenza dell'asma varia dal 2 al 20% senza una chiara indicazione su cosa stia determinando la differenza. Questo potrebbe essere il risultato dell'"ipotesi igienica" o "stile di vita occidentale" che cattura le nozioni di case ben isolate e con meno abitanti. Un altro studio ha esaminato la relazione tra l'esposizione all'azoto in casa e i sintomi respiratori e ha trovato un valore statisticamente significativo odds ratio di 2,23 (95% CI: 1,06, 4,72) tra quelli con una diagnosi medica di asma ed esposizione ai fornelli a gas.
Una delle principali fonti di esposizione indoor a NO
2è l'uso di stufe a gas per cucinare o riscaldare nelle case. Secondo il censimento del 2000, oltre la metà delle famiglie statunitensi utilizza stufe a gas e livelli di esposizione interna di NO
2sono, in media, almeno tre volte superiori nelle abitazioni con cucina a gas rispetto a quelle elettriche con livelli più alti nelle case plurifamiliari. Esposizione a NO
2è particolarmente dannoso per i bambini con asma. La ricerca ha dimostrato che i bambini con asma che vivono in case con stufe a gas hanno un rischio maggiore di sintomi respiratori come respiro sibilante, tosse e oppressione toracica. Inoltre, l'uso di fornelli a gas è stato associato a una ridotta funzionalità polmonare nelle ragazze con asma, sebbene questa associazione non sia stata trovata nei ragazzi. L'uso della ventilazione durante il funzionamento dei fornelli a gas può ridurre il rischio di sintomi respiratori nei bambini con asma.
In uno studio di coorte con bambini afroamericani di Baltimora appartenenti a minoranze urbane per determinare se esistesse una relazione tra NO
2e l'asma per i bambini di età compresa tra 2 e 6 anni, con una diagnosi medica esistente di asma e una visita correlata all'asma, le famiglie di stato socioeconomico inferiore avevano maggiori probabilità di avere stufe a gas nelle loro case. Lo studio ha concluso che livelli più elevati di NO
2all'interno di una casa sono stati collegati a un maggiore livello di sintomi respiratori tra la popolazione in studio. Questo esemplifica ulteriormente che NO
2 la tossicità è pericolosa per i bambini.
Effetti ambientali
Interazione di NO
2e altri NO
Xcon acqua, ossigeno e altre sostanze chimiche nell'atmosfera possono formare piogge acide che danneggiano ecosistemi sensibili come laghi e foreste. Elevati livelli di NO
2 può anche danneggiare la vegetazione, diminuendo la crescita e riducendo i raccolti.
Evitare NO
2 tossicità
Durante l'utilizzo di una stufa a gas, si consiglia di utilizzare anche la ventilazione. Gli studi dimostrano che nelle case con stufe a gas, se viene utilizzata la ventilazione durante l'utilizzo di stufe a gas, i bambini hanno minori probabilità di asma, respiro sibilante e bronchite rispetto ai bambini nelle case che non hanno mai utilizzato la ventilazione. Se lo sfiato non è possibile, sostituire i fornelli a gas con fornelli elettrici potrebbe essere un'altra opzione. La sostituzione dei fornelli a gas con fornelli elettrici potrebbe ridurre notevolmente l'esposizione all'NO 2 indoor e migliorare la funzione respiratoria dei bambini con asma. È importante mantenere in buono stato le stufe e le stufe a gas in modo che non inquinino NO 2 in più . 2015 International Residential Code che richiede l'utilizzo di cappe aspiranti per tutte le stufe e stabilisce gli standard per gli edifici residenziali. Ciò richiede che tutte le cappe da cucina abbiano uno sfiato che scarica all'esterno. Puoi anche prevenire l' esposizione a NO 2 evitando il fumo di sigaretta e non facendo girare la macchina al minimo quando possibile.
Limiti ambientali
L'EPA statunitense ha stabilito livelli di sicurezza per l'esposizione ambientale a NO
2a 100 ppb, in media su un'ora, e 53 ppb, in media annualmente. A febbraio 2016, nessuna area degli Stati Uniti non era conforme a questi limiti e le concentrazioni erano comprese tra 10 e 20 ppb e le concentrazioni medie annue di NO 2 nell'ambiente , misurate con monitor a livello di area, sono diminuite di oltre il 40% da quando 1980.
Tuttavia, NO
2le concentrazioni nei veicoli e in prossimità delle carreggiate sono sensibilmente superiori a quelle misurate ai monitor della rete attuale. In effetti, le concentrazioni all'interno del veicolo possono essere 2-3 volte superiori a quelle misurate nei monitor a livello di area nelle vicinanze. In prossimità della carreggiata (entro circa 50 metri (160 piedi)) le concentrazioni di NO 2 sono state misurate per essere approssimativamente dal 30 al 100% superiori rispetto alle concentrazioni lontano dalle carreggiate. Gli individui che trascorrono del tempo su o vicino a strade principali possono sperimentare esposizioni a NO 2 a breve termine notevolmente superiori a quelle misurate dalla rete attuale. Circa il 16% delle unità abitative statunitensi si trova entro 300 piedi (91 m) da una delle principali autostrade, ferrovie o aeroporti (circa 48 milioni di persone). Gli studi mostrano una connessione tra la respirazione di elevate concentrazioni di NO 2 a breve termine e l'aumento delle visite ai reparti di emergenza e dei ricoveri ospedalieri per problemi respiratori, in particolare l'asma. Le concentrazioni di esposizione a NO 2 vicino alle strade sono di particolare preoccupazione per gli individui sensibili, compresi gli asmatici, i bambini e gli anziani.
Per i limiti in altri paesi vedere la tabella nell'articolo Criteri di qualità dell'aria ambiente .
Guarda anche
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2 in presenza di ozono - Nitrito
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Protossido di azoto ( N
2O ) – "gas esilarante", una molecola lineare, isoelettronica con CO
2 ma con disposizione asimmetrica degli atomi (NNO) - nitrile
Riferimenti
Fonti citate
- Haynes, William M., ed. (2011). CRC Manuale di Chimica e Fisica (92a ed.). CRC Press . ISBN 978-1439855119.
link esterno
- Carta internazionale di sicurezza chimica 0930
- Inventario nazionale degli inquinanti – Scheda informativa sugli ossidi di azoto
- NIOSH Guida tascabile ai rischi chimici
- Rapporti OMS-Europa: Aspetti sanitari dell'inquinamento atmosferico (2003) (PDF) e " Risposta alle domande di follow-up di CAFE (2004) (PDF)"
- Inquinamento atmosferico di biossido di azoto
- Mappa globale attuale della distribuzione del biossido di azoto
- Una rassegna degli impatti acuti e a lungo termine dell'esposizione al biossido di azoto nel Regno Unito Rapporto di ricerca IOM TM/04/03