Oxid dusičitý

Oxid dusičitý
NO2 (vlevo) a N2O4 (vpravo)
NO2 (vlevo) a N2O4 (vpravo)
Struktura oxidu dusičitého
Struktura oxidu dusičitého
Obecné
Systematický názevoxid dusičitý
Anglický názevNitrogen dioxide
Německý názevStickstoffdioxid
Sumární vzorecNO2 (monomer)
N2O4 (dimer)
Vzhledčervenohnědý plyn
žlutohnědá kapalina
bílé krystaly
Identifikace
Registrační číslo CAS10102-44-0
10544-72-6 (dimer)
EC-no (EINECS/ELINCS/NLP)233-272-6
Indexové číslo007-002-00-0
PubChem3032552
UN kód1067
Číslo RTECSQW9800000
Vlastnosti
Molární hmotnost46,006 g/mol (NO2)
92,012 g/mol (N2O4)
Teplota tání−11,20 °C
Teplota varu21,20 °C
Hustota1,981 4 g/cm3 (−195 °C)
1,449 4 g/cm3 (20 °C)
3,4 kg/m3 (22 °C)
Index lomunD= 1,40 (20 °C)
Kritická teplota Tk157,8 °C
Kritický tlak pk10 100 kPa
Rozpustnost ve voděreaguje za vzniku HNO3
Rozpustnost v polárních
rozpouštědlech		roztok kyseliny dusičné (hnědé zbarvení)
Rozpustnost v nepolárních
rozpouštědlech		diethylether
chloroform
sirouhlík
Tlak páry34,33 kPa (0 °C)
Van der Waalsovy konstanty stavové rovnicea= 0,535 4 Pa·m6mol−2
b= 44,24×10−6 m3mol−1
Měrná magnetická susceptibilita−3,52 Sm−1 (−16 °C)
Ionizační energie9,79 eV
Struktura
Krystalová strukturakrychlová
Termodynamické vlastnosti
Standardní slučovací entalpie ΔHf°33,2 kJ/mol1
Entalpie tání ΔHt252 J/g
Standardní molární entropie S°240,1 JK−1mol−1
Standardní slučovací Gibbsova energie ΔGf°51,32 kJ/mol
Izobarické měrné teplo cp0,809 JK−1g−1
Bezpečnost
GHS03 – oxidační látky
GHS03
GHS04 – plyny pod tlakem
GHS04
GHS05 – korozivní a žíravé látky
GHS05
GHS06 – toxické látky
GHS06
[1]
Nebezpečí[1]
H-větyH270 H330 H314
R-větyR8 R26 R34
S-věty(S1/2) S9 S26 S28 S36/37/39 S45
NFPA 704
0
3
0
OX
Není-li uvedeno jinak, jsou použity
jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Některá data mohou pocházet z datové položky.

Oxid dusičitý (NO2) je jedním z pěti oxidů dusíku.

Vlastnosti

V plynném stavu jde o červenohnědý, agresivní, prudce jedovatý plyn, v kapalném stavu je to žlutohnědá látka, která tuhne na bezbarvé krystaly. Změna barvy při skupenských přechodech souvisí s rovnováhou mezi dimerní formou (N2O4, převládá v kondenzovaných fázích, je bezbarvá) a monomerní formou (NO2, je přítomna v plynné fázi, intenzivně červenohnědá):

N2O4 ⇌ 2 NO2

Vznik a výroba

Vzniká ve spalovacích motorech oxidací vzdušného dusíku za vysokých teplot, oxidací oxidu dusného atmosférickým kyslíkem a ozónem[2] a dále vzniká rozkladem kyseliny dusičné.

Průmyslově se vyrábí dvoustupňovou oxidací amoniaku:

4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O
2 NO + O2 → 2 NO2

S vodou reaguje oxid dusičitý za vzniku kyseliny dusičné a oxidu dusnatého:

3 NO2 + H2O → 2 HNO3 + NO.

Použití

Okysličovadlo v raketových palivech

Kapalný oxid dusičitý se používá v dvousložkových pohonných látkách (bipropelantech) jako okysličovadlo v raketových motorech, nejčastěji v kombinaci s hydrazinem jako palivem; spalování probíhá dle rovnice

2 N2H4 + N2O4 → 3 N2 + 4 H2O.

Směs hydrazinu s oxidem dusičitým je hypergolická, tj. uvedená reakce započne automaticky po smíchání obou složek pohonné látky. Proto jsou při použití této směsi raketové motory jednodušší, neboť nepotřebují zážehový systém.

Ekologická a zdravotní rizika

Koncentrace oxidu dusičitého v atmosféře v roce 2015.

V ovzduší patří oxid dusičitý, respektive oxidy dusíku, spolu s oxidem siřičitým, k plynům, které způsobují kyselé deště a poškozují tak životní prostředí[3] (půda, vegetace, živočichové) i lidské výtvory (budovy, památky).

Dále je hlavní složkou fotosmogu, kdy je zdrojem atomárního kyslíku v základním stavu[2] (O(3P); jednoatomový radikál, tripletový stav) pro přízemní ozón.

Dopady na zdraví člověka

Vdechování vyšších koncentrací oxidů dusíku dráždí dýchací cesty – na sliznicích se rozpuštěním tvoří kyselina dusičná (HNO3). Vdechování vysokých koncentrací oxidů dusíku (běžně se v ovzduší nevyskytují) či čistých plynů vede k závažným zdravotním potížím či ke smrti.[3]

NO2 má vliv na centrální nervový systém (CNS).[4]

Předpokládaná rizika:

  • oxidy dusíku se vážou na hemoglobin;[5]
  • podíl na vzniku nádorových onemocnění (aerosol se dostane hlouběji do plic, poškození DNA).

V Česku platí pro koncentrace oxidu dusíku (s výjimkou oxidu dusného) limity v ovzduší pracovišť (PEL; NPK - P).[3]

Oxid dusičitý může vyvolávat biochemické změny již při relativně nízkých koncentracích počínaje 30minutovou expozicí při koncentraci okolo 380 µg/m3 (0,20 ppm).

Oxid dusičitý je pohlcován hlenem dýchacích cest z 80 až 90 procent. Způsobuje záněty dýchacích cest od lehkých forem až po edém plic.[6]

Metaanalýza ukázala, že riziko úmrtí roste o 4 % na dlouhodobou expozici koncentraci 10 μg/m³.[7]

Reference

  1. ↑ a b Nitrogen dioxide. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov [online]. PubChem [cit. 2021-05-23]. Dostupné online. (anglicky) 
  2. ↑ a b VÍDEN, Ivan. Chemie ovzduší [online]. 1. vyd. Praha: VŠCHT, 2005 [cit. 2017-08-07]. Kapitola 11.1 Reakce systému NO - NO2 - O3, s. 72. z 98. Dostupné online. ISBN 80-7080-571-4. 
  3. ↑ a b c d Oxidy dusíku (NOx/NO2) [online]. Integrovaný registr znečištování (MŽp), 2006 [cit. 2017-08-07]. Dostupné online. 
  4. ↑ Přirozené znečištění ovzduší. is.mendelu.cz [online]. [cit. 2023-08-07]. Dostupné online. 
  5. ↑ KOSAKA, Hiroaki; UOZUMI, Mitsuro; TYUMA, Itiro. The interaction between nitrogen oxides and hemoglobin and endothelium-derived relaxing factor. Free Radical Biology and Medicine. 1989-01, roč. 7, čís. 6, s. 653–658. Dostupné online [cit. 2023-08-07]. DOI 10.1016/0891-5849(89)90146-9. (anglicky) 
  6. ↑ Miroslav Šuta: Účinky výfukových plynů z automobilů na lidské zdraví, Děti Země 2008, ISBN 80-86678-10-5
  7. ↑ https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412023001897?via%3Dihub - Long-Term Exposure to Traffic-Related Air Pollution and Non-Accidental Mortality: A Systematic Review and Meta-Analysis

Literatura

  • VOHLÍDAL, Jiří; ŠTULÍK, Karel; JULÁK, Alois. Chemické a analytické tabulky. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, 1999. ISBN 80-7169-855-5. 

Externí odkazy

Média použitá na této stránce

NO2-N2O4.jpg
Nitrogen dioxide (NO2) on the left and dinitrogen tetroxide (N2O4) on the right.
NFPA 704.svg
The "fire diamond" as defined by NFPA 704. It is a blank template, so as to facilitate populating it using CSS.
15-233-Earth-GlobalAirQuality-2014NitrogenDioxideLevels-20151214.jpg
Dec. 14, 2015 - 15-233

Credits: NASA

Credits: NASA

Credits: NASA

Credits: NASA

Credits: NASA Using new, high-resolution global satellite maps of air quality indicators, NASA scientists tracked air pollution trends over the last decade in various regions and 195 cities around the globe. The findings were presented Monday at the American Geophysical Union meeting in San Francisco and published in the Journal of Geophysical Research.
"These changes in air quality patterns aren't random," said Bryan Duncan, an atmospheric scientist at NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, who led the research. "When governments step in and say we're going to build something here or we're going to regulate this pollutant, you see the impact in the data."
Duncan and his team examined observations made from 2005 to 2014 by the Dutch-Finnish Ozone Monitoring Instrument aboard NASA's Aura satellite. One of the atmospheric gases the instrument detects is nitrogen dioxide, a yellow-brown gas that is a common emission from cars, power plants and industrial activity. Nitrogen dioxide can quickly transform into ground-level ozone, a major respiratory pollutant in urban smog. Nitrogen dioxide hotspots, used as an indicator of general air quality, occur over most major cities in developed and developing nations.
The science team analyzed year-to-year trends in nitrogen dioxide levels around the world. To look for possible explanations for the trends, the researchers compared the satellite record to information about emission controls regulations, national gross domestic product and urban growth.
"With the new high-resolution data, we are now able to zoom down to study pollution changes within cities, including from some individual sources, like large power plants," said Duncan. Previous work using satellites at lower resolution missed variations over short distances. This new space-based view offers consistent information on pollution for cities or countries that may have limited ground-based air monitoring stations. The resulting trend maps tell a unique story for each region.
The United States and Europe are among the largest emitters of nitrogen dioxide. Both regions also showed the most dramatic reductions between 2005 and 2014. Nitrogen dioxide has decreased from 20 to 50 percent in the United States, and by as much as 50 percent in Western Europe. Researchers concluded that the reductions are largely due to the effects of environmental regulations that require technological improvements to reduce pollution emissions from cars and power plants.

  • China, the world's growing manufacturing hub, saw an increase of 20 to 50 percent in nitrogen dioxide, much of it occurring over the North China Plain. Three major Chinese metropolitan areas -- Beijing, Shanghai, and the Pearl River Delta -- saw nitrogen dioxide reductions of as much as 40 percent.
  • The South African region encompassing Johannesburg and Pretoria has the highest nitrogen dioxide levels in the Southern Hemisphere, but the high-resolution trend map shows a complex situation playing out between the two cities and neighboring power plants and industrial areas. "We had seen seemingly contradictory trends over this area of industrial South Africa in previous studies," said Anne Thompson, co-author and chief scientist for atmospheric chemistry at Goddard. "Until we had this new space view, it was a mystery." The Johannesburg-Pretoria metro area saw decreases after new cars were required in 2008 to have better emissions controls. The heavily industrialized area just east of the cities, however, shows both decreases and increases. The decreases may be associated with fewer emissions from eight large power plants east of the cities since the decrease occurs over their locations. However, emissions increases occur from various other mining and industrial activities to the south and further east.
  • In the Middle East, increased nitrogen dioxide levels since 2005 in Iraq, Kuwait and Iran likely correspond to economic growth in those countries. However, in Syria, nitrogen dioxide levels decreased since 2011, most likely because of the civil war, which has interrupted economic activity and displaced millions of people.
To view and download high-resolution air quality maps, go to: http://svs.gsfc.nasa.gov/12094
For more on NASA’s research into nitrogen dioxide, and air quality data for 195 cities, visit: https://airquality.gsfc.nasa.gov/